大规模多输入多输出系统中异构用户导频功率优化分配方法
【专利摘要】本发明公开了一种大规模多输入多输出系统中异构用户的导频功率优化分配方法，步骤1)产生一组随机分布的异构用户，每个用户经历独立的信道信息，计算系统下行可达速率；步骤2)由系统下行可达速率以及总功率约束条件构成拉格朗日函数L；步骤3)假设λ为拉格朗日因子，将L对每个用户的导频功率ρk以及λ求导得到ρk关于λ和信道信息的表达式；步骤4)根据ρk大于0小于总功率的限制，基于步骤3)得到的表达式得到λ的取值范围；步骤5)根据步骤4)求得的λ的取值范围进行二分搜索，得到最佳的导频功率分配值。该方法利用异构用户不同的信道信息，实现导频功率的优化分配，提升系统总体数据传输性能。
【专利说明】大规模多输入多输出系统中异构用户导频功率优化分配方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线通信【技术领域】，具体来说，涉及一种大规模多输入多输出系统中异构用户导频功率优化分配方法。
【背景技术】
[0002]随着用户对高速数据服务的需求不断增加，以及不断增加的小区用户数，移动通信网络对频谱资源的需求日益增加，大规模多用户多输入多输出(多用户多输入多输出，文中简称:MU-MM0)系统通过增加基站天线数目提高系统频谱利用率，得到广泛关注。大规模MU-MMO系统在基站侧配备远比用户数更多的天线，而小区用户配备单个天线，基站用这大量的天线，在相同的时频资源里同时服务于多个终端用户，利用上行传输的导频以及TDD (时分双工)系统信道的互易性，获得所有用户的上下行信道估计值，从而进行下行链路预编码。
[0003]大规模MU-MMO系统的基本特征是基站侧的天线数目相比于传统MU-MMO系统增加了一个量级以上。它相比于传统MU-MMO系统，具备特有的优点:获得更高倍数的容量；更高的功率利用率和频谱利用率；可以使用相对廉价、低功率的器件；更好的链路可靠性
坐寸ο
[0004]传统的大规模MMO系统，小区内所有用户采用正交导频，基站利用这些正交导频以及TDD系统信道互易性进行信道估计，从而获得所有用户的上下行信道估计信息。然而，由于相干时间以及用户数的限制，相同的正交导频序列需要在多个小区中复用，从而基站在接收上行导频信息时将受到同频小区用户发送的导频信息的干扰，产生导频污染的问题。目前针对导频污染，主要有通过小区间协作消除导频污染、通过在时间和空间上调度导频来减轻导频污染以及导频污染预编码等方法。另一方面，大规模MU-MIMO系统中，用户一般是异构用户，即每个用户经历独立的信道，从而每个用户就可能达到不同的下行可达速率。所以我们考虑是否能通过分配给异构用户不同的导频功率来取得性能的提升。这方面的研究目前还比较少。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种大规模多输入多输出系统中异构用户导频功率优化分配方法，该方法利用异构用户不同的信道信息，在总导频功率受限的情况下，实现各用户导频功率的优化分配，有效利用有限的导频功率，从而达到系统总体数据传输性能提升。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0007]—种大规模多输入多输出系统中异构用户导频功率优化分配方法，该方法包括以下过程:
[0008]步骤I)小区中有一个基站和K个异构用户，用gk = [glk, g2k,...，gftiT表示小区中第k个用户到基站的信道矢量，其中，M为基站的天线总数，k= 1、2、3…K，小区中第k个用
户终端到基站的第m根天线的复传输系数为gmk，m为正整数，且I≤m≤M，
【权利要求】
1.一种大规模多输入多输出系统中异构用户的导频功率优化分配方法，其特征在于，该分配方法包括以下步骤: 步骤I)小区中有一个基站和K个异构用户，用gk= [glk，g2k，...，gMk]T表示小区中第k个用户到基站的信道矢量，其中，M为基站的天线总数，k= 1、2、3…K，小区中第k个用户终端到基站的第m根天线的复传输系数为g^m为正整数，且I≤m≤M，=孤1',?，hmk表示小区中第k个用户终端到基站的第m根天线的复快衰落因子，β,表示小区中第k个用户终端到基站的慢衰落系数，所谓异构用户，即对于不同的k，β,互异；用户采用长时估计方法获得慢衰落系数β k ; 步骤2)用户首先进行上行导频传输，用Pk表示第k个用户发送的平均导频功率，则在信道估计阶段，基站的接收信号为:
2.根据权利要求1所述的导频功率优化分配方法，其特征在于，所述步骤7)中采用的二分搜索可以通过如下方式减小平均迭代次数: a.将{λ k，max}从小到大排列，令
3.根据权利要求1或2所述的导频功率优化分配方法，其特征在于，所述方法是针对单小区的场景。
4.根据权利要求1或2所述的导频功率优化分配方法，其特征在于，对于多小区场景，首先，按照所述步骤I)到步骤5)的过程计算下行可达速率的公式:
【文档编号】H04W52/32GK104039004SQ201410253635
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月9日 优先权日:2014年6月9日
【发明者】张华 , 郑心如, 许威 申请人:东南大学