CN103546264A - 基于导频复用的大规模mimo无线通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法。基站侧配备大规模天线阵列，在同一时频资源上与多个用户进行无线通信。在同一时频资源上进行通信的不同用户所使用的导频信号不要求完全正交，不同用户之间可以复用相同的导频，导频信号的长度和导频个数可以小于在同一时频资源上进行通信的用户数目。各用户发送相互正交的探测信号，基站根据接收到的探测信号获取每个用户的统计信道信息，由此为各调度用户分配导频信号。各调度用户发送各自分配到的导频信号，基站侧依据信道估计值以及信道估计误差的统计特性作上行的鲁棒接收以及下行的鲁棒预编码传输。本发明能够降低系统的导频开销，提高无线通信系统的频谱效率及功率效率。

Description

基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法

技术领域

本发明涉及一种使用多天线的多入多出（MIMO）无线通信领域，尤其涉及一种基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法。

背景技术

随着智能移动终端的普及应用和移动新业务需求的不断发展，移动通信传输速率需求继续呈指数增长。为满足未来移动通信应用需求，需要深度挖掘利用空间无线资源，大幅提升无线通信的频谱利用率和功率利用率。采用多天线发送和多天线接收的MIMO无线传输技术，是提高无线通信频谱和功率效率的基本技术，在过去十余年内一直是无线通信研究领域的主流技术之一。受天线数量的限制（例如在3GPP的LTE-A标准中，基站侧最多可配置8根天线），传统MIMO技术的频谱和功率效率仍然较低。在基站侧配置大规模天线阵列（数十根以上），以深度挖掘利用空间维度资源，成为未来无线通信的发展趋势之一。

在实际无线通信系统中，为了准确及时地获取信道信息，常采用基于导频辅助的信道估计方法。在时分双工（TDD）大规模MIMO无线通信系统中，已有的导频辅助信道估计方案是：小区内用户使用全正交导频，同一组正交导频序列在所有小区间重复使用。随着小区内用户天线数目的增多，导频开销会随之线性增长，进而导致无线通信系统频谱效率及功率效率的大幅降低，成为系统构建的瓶颈问题。如何减小系统的导频开销，进而实现频谱效率及功率效率的提升，是大规模MIMO系统亟需解决的核心问题之一。利用大规模MIMO信道通常呈现出较强空间局部性的特点，本发明给出了一种基于小区内用户间导频复用的大规模MIMO无线通信方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法，节省系统的导频开销。该方法基本特点是，小区内在同一资源上通信的不同用户所使用的导频信号不要求完全正交，不同用户之间可以复用导频，导频信号的长度和正交导频个数可以小于小区内在同一时频资源上进行通信的用户数目。

本发明提出了一种基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法，包括以下步骤：

a.基站侧配备大规模阵列天线，基站在同一时频资源上与多个用户进行无线通信，通信的上下行采用时分双工TDD方式，通信过程包括上行信道探测和导频调度、上行信道训练、上行鲁棒接收数据传输、下行鲁棒预编码数据传输四个阶段；

b.在上行信道探测和导频调度阶段，各用户在不同的时频资源上发送上行探测信号，基站依据接收到的探测信号获取各用户的统计信道信息；基站侧利用统计信道信息，进行导频资源调度，确定各用户所使用的导频信号；

c.在上行信道训练阶段，各用户在同一时频资源上周期性地发送各自所分配到的上行导频信号，基站依据收到的导频信号进行各用户的信道估计；

d.在上行鲁棒接收数据传输阶段，各用户在同一时频资源上发送数据信号，基站利用信道估计以及估计误差的统计特性对上行链路数据信号进行鲁棒接收处理；

e.在下行鲁棒预编码数据传输阶段，基站利用信道估计以及估计误差的统计特性实施鲁棒预编码，在同一时频资源上向各用户同时发送数据信号，各用户用户分别进行接收处理；

f.在各用户移动过程中，随着基站与各用户间信道统计特性的变化，动态地实施前述基于导频复用的通信过程。

所述大规模MIMO无线通信系统中基站侧天线阵列包含数十个以上的天线单元，各天线单元之间的间距小于载波的波长，当各天线采用全向天线或120度扇区天线或60度扇区天线时，各天线之间的间距分别为1/2波长或

波长或1个波长；每个天线单元采用单极化或多极化天线；通信的上下行采用时分双工TDD方式，上行链路传输信号包括上行探测信号、上行导频信号及上行数据信号，下行链路传输信号涉及下行数据信号。

所述的统计信道信息获取由上行链路的信道探测过程完成；各用户间歇地发送上行探测信号，每个用户发送的探测信号相互正交；基站依据接收到的上行探测信号，利用样本加强平均方法，估计出各用户的统计信道信息，即各用户信道的特征模式域能量耦合矢量及空间相关矩阵。

所述的导频调度在基站侧依据各用户的统计信道信息完成，基站依据信道估计均方误差之和最小准则，或者数据检测平均均方误差之和最小准则，或者复用导频的用户信道空间重合度之和最小准则，对小区中的用户及可用导频资源进行调度，确定导频复用模式，即各用户使用的导频信号，导频调度可以通过穷举或者贪婪算法完成。

在上行信道训练阶段，各调度用户在给定的时频资源上发送各自所分配到的导频信号，不同用户所使用的导频不要求完全正交，不同用户之间可以复用相同的导频，导频信号的长度和正交导频的个数可以小于在同一时频资源上进行通信的用户数目。基站利用接收到的上行导频信号和各用户信道的统计信息，实现各调度用户的最小均方误差信道估计，获得信道矢量的估计值及其均方误差矩阵。

在上行数据传输阶段，各调度用户在给定的时频资源上同时发送数据信号，基站利用接收到的上行数据信号、各调度用户的信道估计以及信道估计误差的统计信息，实施鲁棒接收处理，获得发送数据信号；上行鲁棒接收处理可以采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差检测的均方误差平均值最小。

在下行数据传输阶段，基站利用各调度用户的信道估计以及信道估计误差的统计信息实施鲁棒预编码传输，在给定的时频资源上向各调度用户同时发送数据信号；下行鲁棒预编码传输可以采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差预编码传输的均方误差平均值最小。

有益效果：本发明提供的基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法具有如下优点：

1、导频复用可以大幅降低系统的导频开销，导频开销降低达3-5倍以上，进而提升系统的频谱效率及功率效率。

2、依据各用户的统计信道信息，对导频资源进行自适应的调度，在降低导频开销的同时，保障信道估计性能，并提升系统的灵活性。

3、利用信道的统计特性实现导频复用下的信道估计，提升了信道估计的准确性。

4、上下行数据传输时考虑导频复用导致的信道估计误差，提升了系统数据传输的鲁棒性和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅表明本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为基站侧大规模天线阵列配置示意图。

图2为基于导频复用的大规模MIMO传输信号帧结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

1、系统配置、传输信号帧结构及通信过程

图1为基站侧大规模天线阵列配置示意图，图中考虑单小区基站的情况，基站侧配置包含数十个以上天线单元的天线阵列，大规模天线阵列可以采用线阵列、圆阵列、板阵列或其它阵列结构。各天线单元可采用全向天线或者扇区天线，当各天线单元采用全向天线、120度扇区天线和60度扇区天线时，各天线之间的间距可配置为1/2波长、波长和1个波长。各天线单元可采用单极化或多极化天线。

在此实施例中，仅考虑窄带信道，在所考虑的窄带信道中只有单个复合径，所考虑的窄带信道可以看做是常规宽带OFDM系统中的单个子载波信道。考虑时分双工（TDD）传输方式，并设基站侧配备的天线个数为M，用户个数为K，每个用户配备单根天线。

图2为基于导频复用的大规模MIMO传输信号帧结构示意图，其中由用户发送给基站的上行链路传输信号包括上行探测信号、上行导频信号及上行数据信号，由基站发送给用户的下行链路传输信号仅涉及下行数据信号。上行探测信号的发送周期远大于上行导频信号、上行数据信号及下行数据信号，即在相邻两次发送上行探测信号之间，上行链路多次发送上行导频信号和上行数据信号，下行链路多次发送下行数据信号。

基于上述帧结构的大规模MIMO通信过程包括以下四个阶段：

i.上行信道探测和导频调度：各用户间歇地发送上行探测信号，基站依据接收到的探测信号估计各用户的统计信道信息，并利用各用户的统计信道信息实施导频调度，为每个用户分配所使用的上行导频信号。

ii.上行信道训练：各调度用户发送所分配的上行导频信号，基站侧利用接收到的导频信号，获取各调度用户的信道参数估计，并计算出信道估计误差的统计信息。

iii.上行鲁棒接收数据传输：各调度用户发送上行数据信号，基站利用信道参数估计以及估计误差的统计信息，对接收到的上行数据信号进行鲁棒的接收处理，获得发送信号的估计值，并进而获得发送比特数据流。

iv.下行鲁棒预编码数据传输：基站利用信道参数估计以及估计误差的统计信息，计算出向各用户信号发送数据所需的鲁棒预编码矩阵，由此生成下行发送信号，由基站向各用户同时发送，各用户依据接收到的信号进行接收处理，获得下行发送比特数据流。

2、统计信道信息获取

各用户统计信道信息的获取由上行信道探测过程完成。在上行链路，各用户间歇地发送探测信号，各用户的探测信号之间相互正交。

以

表示小区中第k个用户在第t个探测周期发送的探测信号，

表示基站侧第m根天线在第t个探测周期接收到的探测信号，g_t,m,k表示第k个用户与基站侧第m根天线之间在第t个探测周期的信道参数，g_t,k表示第k个用户与基站侧M个天线之间的信道矢量，g_t,k的第m个元素为g_t,m,k。设 $X_t^{\mathrm{sd}}={\left[\begin{array}{cccccc}{x}_{t,1}^{\mathrm{sd}}& x_{t,2}^{\mathrm{sd}}& \·& \·& \·& x_{t,K}^{\mathrm{sd}}\end{array}\right]}^T,$ $Y_t^{\mathrm{sd}}={\left[\begin{array}{cccccc}{y}_{t,1}^{\mathrm{sd}}& y_{t,2}^{\mathrm{sd}}& \·& \·& \·& y_{t,M}^{\mathrm{sd}}\end{array}\right]}^T,$ G_t=[g_t,1 g_t,2…g_t,K],其中T表示矩阵转置。设

其中H表示矩阵的共轭转置，为发送信号的功率，I为单位矩阵，L为探测信号的长度。基站接收到的探测信号可表示为：

$Y_t^{\mathrm{sd}}=G_t{X}_t^{\mathrm{sd}}+Z_t^{\mathrm{sd}}---\left(1\right)$

其中

为加性白高斯噪声矩阵，其各个元素的均值为零，方差为

设g_t,k的统计模型为

其中U为取决于基站侧天线配置方式的固定矩阵（称为特征模式矩阵），m_k为第k个用户所特有的信道统计参量构成的矢量（各元素均为正值），

的各个元素服从独立同分布假设（各元素均值为零、方差为1），

表示逐元素乘积。称h_t,k为第k个用户在第t个探测周期的特征模式域信道矢量，并设

在特征模式矩阵U已知的情况下，r_k即为所需获得的第k个用户的统计信道信息，称为特征模式域信道能量耦合矢量。

在第t个探测周期，首先由接收信号

获得各用户特征模式域信道矢量的估计值，计算公式如下：

${\hat{h}}_{t,k}=\frac{1}{L{\mathrm{\σ}}_x^{\mathrm{sd}}}{U}^H{Y}_t^{\mathrm{sd}}{\left(x_{t,k}^{\mathrm{sd}}\right)}^{*}---\left(2\right)$

其中^*表示各元素取共轭。然后利用

和样本加强平均方法，即可获得的特征模式域信道能量耦合矢量r_k的估计值，计算公式如下：

$r_k=\underset{t^{\′}=0}{\overset{N_s-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_{t^{\′}}{\left({\hat{h}}_{t-t^{\′},k}\right)}^{*}\⊗{\hat{h}}_{t-t^{\′},k}---\left(3\right)$

其中α_t'为加权因子，满足

N_s为窗口尺寸。由r_k和U可以得到第t个探测周期内各用户信道的空间相关阵：

R_k＝Udiag(r_k)U^H   (4)

其中diag(r_k)表示对角矩阵，其对角元素构成的矢量为r_k。

3、用户间导频复用与信道估计

为降低大规模MIMO无线通信系统的导频开销，利用各用户信道的空域局部特征（由矢量r_k中具有充分数值的元素确定），在小区中不同用户之间复用相同的导频，进行上行导频信道参数估计。在上行信道训练阶段，各调度用户发送各自所分配到的导频信号，不同用户所使用的导频不要求完全正交，不同用户之间可以复用相同的导频，基站对接收到的导频信号处理后，实现各调度用户的最小均方误差信道估计。

设小区中存在K个被调度的单天线用户，导频个数为τ，以

表示被调度用户集合，

表示可用正交导频序列编号集合，表示第l个导频序列所构成的导频矢量，

以

表示导频复用模式，其中k表示用户编号，π_k表示第k个用户所使用的导频序列编号。此外，以表示复用第m个导频序列的被调度用户集合。在导频复用情况下，导频个数小于小区内调度用户个数，即τ小于K，导频序列长度不小于τ。设τ个导频序列之间正交，即

其中

为发送导频信号的功率， $\mathrm{\δ}(l-l^{\′})=\left\{\begin{array}{cc}1,& l=l^{\′}\\ 0,& l\≠l^{\′}\end{array}\right..$

在上行训练阶段，按照导频复用模式

第k个用户发送第π_k个导频序列，即发送导频信号矢量为

以

表示基站侧第m根天线接收到的导频信号，以g_m,k表示第k个用户与基站侧第m根天线之间在当前训练周期的信道参数，g_k表示第k个用户与基站侧M个天线之间的信道矢量，g_k的第m个元素为g_m,k。设 $X^{\mathrm{tr}}={\left[\begin{array}{cccccc}{x}_{{\mathrm{\π}}_1}^{\mathrm{tr}}& x_{{\mathrm{\π}}_1}^{\mathrm{tr}}& \·& \·& \·& x_{{\mathrm{\π}}_K}^{\mathrm{tr}}\end{array}\right]}^T,$ $Y^{\mathrm{tr}}={\left[\begin{array}{cccccc}{y}_1^{\mathrm{tr}}& y_2^{\mathrm{tr}}& \·& \·& \·& y_M^{\mathrm{tr}}\end{array}\right]}^T,$ G＝[g₁ g₂…g_K]。基站接收到的导频信号可表示为：

Y^tr＝GX^tr+Z^tr   (5)

其中Z^tr为加性白高斯噪声矩阵，其各个元素的均值为零，方差为

由于Z^tr与同属上行链路的接收信号噪声，在一个或多个探测周期内，其元素的方差相同，即

基站依据接收到的导频信号进行信道估计，获得各用户信道的估计值及其均方误差。以基站侧作最小均方误差（MMSE）信道估计为例，第k个用户信道估计值按下式计算：

其估计的均方误差按下式计算：

其中

为各用户上行训练阶段的发射信噪比。

4、上行鲁棒接收

在上行数据传输阶段，利用所获得的各调度用户的信道估计值以及信道估计的均方误差，基站对上行链路数据实施鲁棒接收。上行鲁棒接收可以采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差检测的均方误差平均值最小。

以x^ul表示小区中K个用户当前时刻发送的数据信号，其中第k个元素为第k个用户的发送数据信号，设其均值为零、方差为

每个用户的发送数据信号为其发送信息比特流经过信道编码、交织及调制符号映射后得到的数据信号。以y^ul表示基站侧M根天线接收到的数据信号，其中第m个元素为第m根天线接收到的数据信号。接收信号可表示为：

y^ul＝Gx^ul+z^ul   (8)

其中z^ul为加性白高斯噪声矢量，其各个元素的均值为零，方差为由于z^ul与Z^tr和

同属上行链路的接收信号噪声，在一个或多个探测周期内，其元素的方差相同，即

将基站侧所获取的所有调度用户的信道估计值记为

在平均最小均方误差准则下，发送信号的鲁棒估计由下式计算：

其中

为各用户上行数据传输的发射信噪比。利用发送信号的鲁棒估计值，经过解调、解交织及信道解码等过程，可获得各用户发送信息比特流的估计值。

5、下行鲁棒预编码

在下行数据传输阶段，利用所获得的各调度用户的信道估计值以及信道估计的均方误差，实施下行鲁棒预编码传输。下行鲁棒预编码传输可以采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差预编码传输的均方误差平均值最小。

以x^dl表示基站在当前时刻向小区中K个用户发送的预编码之前的数据信号，其中第k个元素为第k个用户的发送数据信号，设其均值为零、方差为

每个用户的发送数据信号为其发送信息比特流经过信道编码、交织及调制符号映射后得到的数据信号。以B表示基站预编码矩阵，基站侧实际发送信号为Bx^dl。以y^dl表示K个用户接收到的数据信号，其中第k个元素为第k个用户接收到的数据信号。由于采用TDD传输模式，在同一信道训练周期内，下行信道可表示为上行信道G的转置。接收信号可表示为：

y^dl＝G^TBx^dl+z^dl   (10)

其中z^dl为加性白高斯噪声矢量，其各个元素的均值为零，方差为

在平均最小均方误差准则下，基站侧的鲁棒预编码矩阵由下式计算：

其中

为各用户下行传输的平均发射信噪比，γ为基站侧发射功率约束参数，可由下式计算：

其中tr{.}表示矩阵求迹运算。

各调度用户利用接收到的信号，经过解调、解交织及信道解码等过程，可获得下行发送信息比特流的估计值。

6、导频调度

前述的上行信道估计以及上下行鲁棒数据传输适用于任意的导频复用模式，此处给出如何实现导频资源调度，确定导频复用模式。

导频调度在基站侧实施，基站侧利用所获得的各用户的统计信道信息，依据给定的准则，如信道估计均方误差之和最小准则或者数据检测平均均方误差之和最小准则或者复用导频的用户空间重合度之和最小准则，对导频资源进行调度，确定各用户使用的导频信号。

信道估计均方误差之和可由下式得到：

基于信道估计均方误差之和最小准则的导频调度即是：搜索出使得ε^ce最小的导频复用模式

数据检测平均均方误差之和可由下式近似得到：

${\mathrm{\ϵ}}^{\mathrm{sd}}\≈\mathrm{tr}\left\{{(I+\mathrm{\Ω})}^{-1}\right\}---\left(14\right)$

其中矩阵Ω的第i行第j列元素可由下式得到：

其中ρ^sd为各用户上行或者下行传输的平均信噪比。基于数据检测平均均方误差之和最小准则的导频调度即是：搜索出使得ε^sd最小的导频复用模式

复用导频的用户信道空间重合度之和可由下式得到：

其中ζ_i,j为用户i与用户j之间的信道空间重合度，可由下式计算得到：

${\mathrm{\ζ}}_{i,j}=\frac{\mathrm{tr}\left\{R_i{R}_j\right\}}{\sqrt{\mathrm{tr}\left\{R_i{R}_i\right\}}\sqrt{\mathrm{tr}\left\{R_j{R}_j\right\}}}---\left(17\right)$

基于复用导频的用户信道空间重合度之和最小准则的导频调度即是：搜索出使得ζ最小的导频复用模式

上述三种导频调度均可通过穷举搜索或贪婪算法完成求解。此处给出一种基于复用导频的用户信道空间重合度之和最小准则的贪婪算法，具体算法描述如下：

步骤1：初始化用户集合及导频集合：用户集合导频集合剩余用户集合

未分配导频集合

步骤2：初始化导频分配：用户1使用1号导频，

π₁＝1，m₁＝1。更新剩余用户集合和未分配导频集合：

步骤3：对于未分配导频集合

中的各个导频，依次为其选择剩余用户集合中与已分配导频用户之间信道空间重合度最大的用户。对于导频

用户选择公式为：

分配导频t给用户m_t，

更新剩余用户集合和未分配导频集合：

步骤4：如果返回步骤3进行循环；否则转至步骤5。

步骤5：对于剩余用户集合

中的所有用户，依次为其分配导频，使得复用导频的用户的信道空间重合度最小。对于用户

导频选择公式为：

分配导频n_k给用户k，π_k＝n_k，

更新剩余用户集合：

步骤6：如果

返回步骤5进行循环；否则终止调度。

7、导频复用传输的动态调整

在各用户移动过程中，随着基站与各用户间信道的长时统计特性R_k的变化，基站侧动态地实施前述导频调度，形成更新后的导频复用模式，并进而实施前述的基于导频复用的传输过程。长时统计特性的变化与具体的应用场景有关，其典型统计时间窗是短时传输时间窗的数倍或数十倍，相关的信道统计信息的获取也在较大的时间宽度上进行。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，在没有超过本申请的精神和范围内，可以通过其他的方式实现。当前的实施例只是一种示范性的例子，不应该作为限制，所给出的具体内容不应该限制本申请的目的。例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种基于导频复用的大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：

a.基站侧配备大规模阵列天线，基站在同一时频资源上与多个用户进行无线通信，通信的上下行采用时分双工TDD方式，通信过程包括上行信道探测和导频调度、上行信道训练、上行鲁棒接收数据传输、下行鲁棒预编码数据传输四个阶段：

b.在上行信道探测和导频调度阶段，各用户在不同的时频资源上发送上行探测信号，基站依据接收到的探测信号获取各用户的统计信道信息；基站侧利用统计信道信息，进行导频资源调度，确定各用户所使用的导频信号；

c.在上行信道训练阶段，各用户在同一时频资源上周期性地发送各自所分配到的上行导频信号，基站依据收到的导频信号进行各用户的信道估计；

e.在上行鲁棒接收数据传输阶段，各用户在同一时频资源上发送数据信号，基站利用信道估计以及估计误差的统计特性对上行链路数据信号进行鲁棒接收处理；

f.在下行鲁棒预编码数据传输阶段，基站利用信道估计以及估计误差的统计特性实施鲁棒预编码，在同一时频资源上向各用户同时发送数据信号，各用户分别进行接收处理；

g.在各用户移动过程中，随着基站与各用户间信道统计特性的变化，动态地实施前述基于导频复用的通信过程。

2.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：所述大规模MIMO无线通信系统中基站侧大规模阵列天线包含数十个以上的天线单元，各天线单元之间的间距小于载波的波长，当各天线采用全向天线或120度扇区天线或60度扇区天线时，各天线之间的间距分别为1/2波长或

波长或1个波长；每个天线单元采用单极化或多极化天线；通信的上下行采用时分双工TDD方式，上行链路传输信号包括上行探测信号、上行导频信号及上行数据信号，下行链路传输信号为下行数据信号。

3.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：所述的各用户发送的上行探测信号相互正交，基站依据接收到的上行探测信号，利用样本加强平均方法，估计出各用户的统计信道信息，即各用户信道的特征模式域能量耦合矢量及空间相关矩阵。

4.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：所述的导频资源调度在基站侧依据各用户的统计信道信息完成，基站依据信道估计均方误差之和最小准则，或者数据检测平均均方误差之和最小准则，或者复用导频的用户信道空间重合度之和最小准则，对小区中的用户及可用导频资源进行调度，确定导频复用模式，即各用户使用的导频信号，导频调度通过穷举或者贪婪算法完成。

5.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：在所述的上行信道训练阶段，各用户在给定的时频资源上发送各自所分配到的导频信号，不同用户所使用的导频不要求完全正交，多个不同用户之间复用相同的导频，导频信号的长度和正交导频的个数小于在同一时频资源上进行通信的用户数目；基站利用接收到的上行导频信号和各用户信道的统计信息，实现各用户的最小均方误差信道估计，获得信道矢量的估计值及其均方误差矩阵。

6.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：在所述的上行鲁棒接收数据传输阶段，各用户在给定的时频资源上同时发送数据信号，基站利用接收到的上行数据信号、各用户的信道估计以及信道估计误差的统计信息，实施鲁棒接收处理，获得发送数据信号；上行鲁棒接收处理可以采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差检测的均方误差平均值最小。

7.根据权利要求1所述的导频复用大规模MIMO无线通信方法，其特征在于：在所述的下行鲁棒预编码数据传输阶段，基站利用各用户的信道估计以及信道估计误差的统计信息实施鲁棒预编码传输，在给定的时频资源上向各用户同时发送数据信号；下行鲁棒预编码传输采用平均最小均方误差准则，使得在信道估计误差范围内最小均方误差预编码传输的均方误差平均值最小。

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