CN105681008A - 一种基于干扰协同的导频设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于干扰协同的导频设计方法及系统，该方法包括：S1、获取多小区分布式天线系统中每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落；S2、建立导频分配的待优化向量；S3、初始化待优化向量，得到平均分配给每个小区中的每个天线的导频功率；S4、对待优化向量进行优化，得到优化后的导频分配向量p_a；S5、计算相对误差Δ＝|R(p_a)-R(p₀)|/R(p_a)；并且判断当Δ＜δ时，p_a为优化后的分配给每个小区中的每个天线的导频功率，否则令p₀＝p_a，重复执行步骤S4。本发明利用天线与用户之间信道大尺度衰落的差异性提高信道估计的准确性，以提供比平均功率分配设计方案更高的系统容量。

Description

一种基于干扰协同的导频设计方法及系统

技术领域

本发明涉及信道估计技术领域，尤其是涉及一种基于干扰协同的导频设计方法及系统。

背景技术

与单天线通信系统相比，多天线系统具有更高的系统容量，因此在过去若干年间得到了学术界与工业界的重点关注。传统的多天线系统已经成功地部署在了现有4G商用通信网络中，而另一种特殊的多天线系统——分布式多天线系统，因为具有大幅度提升系统宏观与微观分集的潜力，在最近几年成为了学术界的研究重点，并已成为未来5G商用网络的候选方案之一。在分布式多天线系统中，多个天线单元被分散部署在同一个小区内，每个天线单元通过光纤等线缆与中央处理器相连，以便进行联合调度与传输。然而，分布式多天线系统的正常运营需要准确信道信息的保证。在现有系统中，依靠导频辅助的信道估计是最常用的获取信道信息的方法。

在多小区系统中，由于相干时间、相干带宽等资源有限，使得正交导频的数量受限。在实际系统中非正交导频不得不在小区间进行重用，这种小区间的干扰会严重影响信道估计的性能。而另一方面，信道衰落包括大尺度衰落与小尺度衰落，其中大尺度衰落又包括路径损耗和阴影衰落。一般情况下，大尺度衰落只随着时间缓慢变化，而小尺度衰落随着时间剧烈变化。根据大尺度衰落的慢变性，系统可以很容易地以较小的开销预先获取系统的大尺度衰落信息。在分布式多天线系统中，用户到不同天线之间的距离差异导致信道经历不同的大尺度衰落。我们可以根据这种差异化的信道信息对导频进行适当地设计，以减弱导频重用导致的小区间的干扰，使得多小区分布式多天线系统具有更准确的信道估计精度以及更高的系统可达速率。

目前，针对已知信道大尺度衰落信息情况下多小区分布式多天线系统导频设计的问题，学术研究与设计方案还比较有限，一般采用的是平均功率导频设计的方案。

发明内容

本发明提供一种基于干扰协同的导频设计方法及系统，利用天线与用户之间信道大尺度衰落的差异性提高信道估计的准确性，以提供比平均功率分配设计方案更高的系统容量。

根据本发明的一个方面，提供一种基于干扰协同的导频设计方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、获取多小区分布式天线系统中每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落；

S2、建立导频分配的待优化向量：p＝[p₁₁,...p_1N,...p_in,...p_L1,...p_LN]^T，其中，p_in为分配给第i个小区中第n个分布式天线的导频功率，L为小区数，N为每个小区分布式天线数量；

S3、初始化待优化向量，得到平均分配给每个小区中的每个天线的导频功率其中p_p为一个小区的导频总功率限制；

S4、对待优化向量进行优化，得到优化后的导频分配向量p_a，其中，使用以下方程对待优化向量进行优化：

$\underset{p}{\mathrm{argmax}}u\left(p\right)-p^T\▿v\left(p_0\right)$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p\end{array},i=1,2,...,L,$

p_in≥0,i＝1,2,...,L,n＝1,2,...,N,

其中，

$u\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}+(M-1){\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

$v\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

${\mathrm{\β}}_l=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{p_d}$

$\▿v\left(p\right)={\[\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{11}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{1N}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{L1}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{LN}}\]}^T$

$\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{\ln }}=\underset{k=1}{\overset{L}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\β}}_k{\mathrm{\β}}_{lkn}}{{\mathrm{\β}}_k\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{ikn}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{kkn}^2{p}_{kn}+{\mathrm{\β}}_k}-\frac{{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2}{{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l},$

R(p)为系统总速率，u(p)为系统在无干扰无噪声情况下的理想速率；v(p)为考虑干扰与噪声情况下对总速率的减少；β_iln表示第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的大尺度衰落，为加性高斯白噪声；

S5、计算相对误差Δ＝|R(p_a)-R(p₀)|/R(p_a)；并且判断当Δ＜δ时，将p_a作为优化后的分配给每个小区中的每个天线的导频功率，否则令p₀＝p_a，重复执行步骤S4，

其中，δ＝1×10^-3， $R\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2(1+\frac{M\frac{{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}+1}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }-\frac{{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}+1}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n}{p_d}}).$

其中，所述待优化向量根据以下矩阵建立：

其中，Φ_i表示第i个小区发送的下行导频矩阵。

其中，所述每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落，根据以下公式生成：

${\mathrm{\β}}_{iln}=d_{iln}^{-\mathrm{\γ}}{S}_{iln}$

其中d_iln代表第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的距离；γ为路径损耗系数，S_iln为阴影衰落，服从对数高斯分布。

其中，所述p_in满足以下条件：

$\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p.$

根据本发明的另一个方面，提供一种基于干扰协同的导频设计系统，其特征在于，所述系统包括：

信道大尺度衰落模块，用于获取多小区分布式天线系统中每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落；

待优化向量建立模块，用于建立导频分配的待优化向量：p＝[p₁₁,...p_1N,...p_in,...p_L1,...p_LN]^T，其中，p_in为分配给第i个小区中第n个分布式天线的导频功率，L为小区数，N为每个小区分布式天线数量；

待优化向量初始化模块，用于初始化待优化向量，得到平均分配给每个小区中的每个天线的导频功率其中p_p为一个小区的导频总功率限制；

待优化向量优化模块，用于对待优化向量进行优化，得到优化后的导频分配向量p_a，的其中，使用以下方程对待优化向量进行优化：

$\underset{p}{\mathrm{argmax}}u\left(p\right)-p^T\▿v\left(p_0\right)$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p\end{array},i=1,2,...,L,$

p_in≥0,i＝1,2,...,L,n＝1,2,...,N,

其中，

$u\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}+(M-1){\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

$v\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

${\mathrm{\β}}_l=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{p_d}$

$\▿v\left(p\right)={\[\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{11}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{1N}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{L1}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{LN}}\]}^T$

$\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{\ln }}=\underset{k=1}{\overset{L}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\β}}_k{\mathrm{\β}}_{lkn}}{{\mathrm{\β}}_k\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{ikn}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{kkn}^2{p}_{kn}+{\mathrm{\β}}_k}-\frac{{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2}{{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{\ln }+{\mathrm{\β}}_l}$

R(p)为系统总速率，u(p)为系统在无干扰无噪声情况下的理想速率；v(p)为考虑干扰与噪声情况下对总速率的减少；β_iln表示第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的大尺度衰落，为加性高斯白噪声；

判断模块，用于计算相对误差Δ＝|R(p_a)-R(p₀)|/R(p_a)；并且判断当Δ＜δ时，将p_a作为优化后的分配给每个小区中的每个天线的导频功率，否则令p₀＝p_a，返回待优化向量优化模块，

其中，δ＝1×10^-3，

本发明所述的基于干扰协同的导频设计方法及系统，应用于多小区分布式多天线系统中，利用天线与用户之间信道大尺度衰落的差异性提高信道估计的准确性，以提供比平均功率分配设计方案更高的系统容量。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明用于基于干扰协同的导频设计方法的流程图；

图2示出了本发明的基于干扰协同的导频设计系统的结构框图；

图3示出了本发明的实施例的多小区分布多天线系统示意图；

图4示出了本发明的导频设计方法与现有技术的方法对系统的平均可达速率的比较示意图。

图5示出了本发明的实施例的对待优化向量进行优化的迭代次数与相对误差的线性关系示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

图1示出了本发明用于基于干扰协同的导频设计方法的流程图；

参照图1，本发明的基于干扰协同的导频设计方法，具体包括如下步骤：

S1、获取多小区分布式天线系统中每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落；

所述每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落，根据以下公式生成：

${\mathrm{\β}}_{iln}=d_{iln}^{-\mathrm{\γ}}{S}_{iln}$

其中，β_iln表示第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的大尺度衰落，d_iln代表第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的距离；γ为路径损耗系数，S_iln为阴影衰落，服从对数高斯分布。

S2、建立导频分配的待优化向量：p＝[p₁₁,...p_1N,...p_in,...p_L1,...p_LN]^T，其中，p_in为分配给第i个小区中第n个分布式天线的导频功率，L为小区数，N为每个小区分布式天线数量；

另外，所述p_in满足以下条件：

$\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p.$

进一步地，所述待优化向量根据以下矩阵建立：

其中，Φ_i表示第i个小区发送的下行导频矩阵，Φ^HΦ＝I_N表示导频的正交形式。

S3、初始化待优化向量，得到平均分配给每个小区中的每个天线的导频功率其中p_p为一个小区的导频总功率限制；

S4、对待优化向量进行优化，得到优化后的导频分配向量p_a，其中，使用以下方程对待优化向量进行优化：

$\underset{p}{\mathrm{argmax}}u\left(p\right)-p^T\▿v\left(p_0\right)$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p\end{array},i=1,2,...,L,$

p_in≥0,i＝1,2,...,L,n＝1,2,...,N,

其中，

$u\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}+(M-1){\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

$v\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

${\mathrm{\β}}_l=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{p_d}$

$\▿v\left(p\right)={\[\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{11}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{1N}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{L1}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{LN}}\]}^T$

$\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{\ln }}=\underset{k=1}{\overset{L}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\β}}_k{\mathrm{\β}}_{lkn}}{{\mathrm{\β}}_k\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{ikn}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{kkn}^2{p}_{kn}+{\mathrm{\β}}_k}-\frac{{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2}{{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{\ln }+{\mathrm{\β}}_l}$

上述公式中，R(p)为系统总速率，u(p)为系统在无干扰无噪声情况下的理想速率；v(p)为考虑干扰与噪声情况下对总速率的减少；β_iln表示第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的大尺度衰落，为加性高斯白噪声；

S5、计算相对误差Δ＝|R(p_a)-R(p₀)|/R(p_a)；并且判断当Δ＜δ时，p_a为优化后的分配给每个小区中的每个天线的导频功率，否则令p₀＝p_a，重复执行步骤S4，

其中，δ＝1×10^-3，

图2示出了本发明的基于干扰协同的导频设计系统的结构框图；

参照图2，在本发明的另一个实施例中，提供一种基于干扰协同的导频设计系统，该系统包括：

信道大尺度衰落模块10，用于获取多小区分布式天线系统中每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落；

待优化向量建立模块20，用于建立导频设计的待优化向量：p＝[p₁₁,...p_1N,...p_in,...p_L1,...p_LN]^T，其中，p_in为分配给第i个小区中第n个分布式天线的导频功率，L为小区数，N为每个小区分布式天线数量；

待优化向量初始化模块30，用于初始化待优化向量，得到平均分配给每个小区中的每个天线的导频功率其中p_p为一个小区的导频总功率限制；

待优化向量优化模块40，用于对待优化向量进行优化，得到优化后的导频分配向量p_a，的其中，使用以下方程对待优化向量进行优化：

$\underset{p}{\mathrm{argmax}}u\left(p\right)-p^T\▿v\left(p_0\right)$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p\end{array},i=1,2,...,L,$

p_in≥0,i＝1,2,...,L,n＝1,2,...,N,

其中，

$u\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}+(M-1){\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

$v\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

${\mathrm{\β}}_l=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{p_d}$

$\▿v\left(p\right)={\[\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{11}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{1N}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{L1}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{LN}}\]}^T$

$\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{\ln }}=\underset{k=1}{\overset{L}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\β}}_k{\mathrm{\β}}_{lkn}}{{\mathrm{\β}}_k\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{ikn}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{kkn}^2{p}_{kn}+{\mathrm{\β}}_k}-\frac{{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2}{{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{\ln }+{\mathrm{\β}}_l}$

R(p)为系统总速率，u(p)为系统在无干扰无噪声情况下的理想速率；v(p)为考虑干扰与噪声情况下对总速率的减少；β_iln表示第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的大尺度衰落，为加性高斯白噪声；

判断模块50，用于计算相对误差Δ＝|R(p_a)-R(p₀)|/R(p_a)；并且判断当Δ＜δ时，将p_a作为优化后的分配给每个小区中的每个天线的导频功率，否则令p₀＝p_a，返回待优化向量优化模块40，

其中，δ＝1×10^-3，

以下通过具体实施例详细说明本发明的基于协同的导频设计方法。

本发明所述的基于协同的导频设计方法，主要应用于多小区分布多天线系统中，在一个实施例中，本发明的导频设计方法应用在如图3所示的多小区分布式多天线系统下，其中噪声功率设定为-100dBm，每个小区分布式天线数目为4个，每个小区用户数目为4，每个用户配有4根天线，且系统使用正交的时频资源来服务同一小区内不同的用户。小区的数量为3或4。

在使用上述方法进行导频设计的优化过程中，以平均概率分布随机生成分布式天线与用户的位置，通过上述方法的优化过程对每个用户的导频设计进行优化，并计算系统的平均可达速率。

在上述优化过程中，对系统平均发射功率设定为-20dBm到40dBm区间，以5dBm为间隔逐点进行计算，得到每个发射功率下系统的平均可达速率。

将本方案的性能与现有的平均功率设计方案进行比较。比较结果如图4所示，实线所标示的曲线为本方案的仿真结果，可以看出该方案能够有效提高系统的平均可达速率。

此外，本发明的导频设计方法是一个迭代过程，在小区数为4的情况下对方案的收敛性进行了验证，验证结果如图5所示。从图5中的对比结果可以看出，本发明的方法只需要8次迭代即可让相对误差小于1×10^-3，具有较快的收敛速度。

本发明所述的基于干扰协同的导频设计方法及系统，应用于多小区分布式多天线系统中，利用天线与用户之间信道大尺度衰落的差异性提高信道估计的准确性，能够快速地计算出对导频设计的优化方案，从而提供了比平均功率分配设计方案更高的系统容量。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (5)

1.一种基于干扰协同的导频设计方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、获取多小区分布式天线系统中每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落；

S2、建立导频分配的待优化向量：p＝[p₁₁,...p_1N,...p_in,...p_L1,...p_LN]^T，其中，p_in为分配给第i个小区中第n个分布式天线的导频功率，L为小区数，N为每个小区分布式天线数量；

S3、初始化待优化向量，得到平均分配给每个小区中的每个天线的导频功率其中p_p为一个小区的导频总功率限制；

S4、对待优化向量进行优化，得到优化后的导频分配向量p_a，其中，使用以下方程对待优化向量进行优化：

$\underset{p}{\arg max}u\left(p\right)-p^T\▿v\left(p_0\right)$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p\end{array},i=1,2,...,L,$

p_in≥0,i＝1,2,...,L,n＝1,2,...,N,

其中，

$u\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}+\left(M-1\right){\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{\ln }+{\mathrm{\β}}_l\]$

$v\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

${\mathrm{\β}}_l=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{p_d}$

$\▿v\left(p\right)={\[\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{11}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{1N}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{L1}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{LN}}\]}^T$

$\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{\ln }}=\underset{k=1}{\overset{L}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\β}}_k{\mathrm{\β}}_{lkn}}{{\mathrm{\β}}_k\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{ikn}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{kkn}^2{p}_{kn}+{\mathrm{\β}}_k}-\frac{{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2}{{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{\ln }+{\mathrm{\β}}_l},$

其中，u(p)为系统在无干扰无噪声情况下的理想速率；v(p)为考虑干扰与噪声情况下对总速率的减少；β_iln表示第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的大尺度衰落，为加性高斯白噪声；

S5、计算相对误差Δ＝|R(p_a)-R(p₀)|/R(p_a)；并且判断当Δ＜δ时，将p_a作为优化后的分配给每个小区中的每个天线的导频功率，否则令p₀＝p_a，重复执行步骤S4，

其中，δ＝1×10^-3，R(p)为系统总速率，

$R\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2(1+\frac{M\frac{{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{ln}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}+1}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }-\frac{{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}+1}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n}{p_d}}).$

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待优化向量根据以下矩阵建立：

其中，Φ_i表示第i个小区发送的下行导频矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落，根据以下公式生成：

${\mathrm{\β}}_{i\ln }=d_{iln}^{-\mathrm{\γ}}{S}_{iln}$

其中d_iln代表第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的距离；γ为路径损耗系数，S_iln为阴影衰落，服从对数高斯分布。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述p_in满足以下条件：

$\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p.$

5.一种基于干扰协同的导频设计系统，其特征在于，所述系统包括：

信道大尺度衰落模块，用于获取多小区分布式天线系统中每个小区中分布式天线到用户之间的信道大尺度衰落；

待优化向量建立模块，用于建立导频分配的待优化向量：p＝[p₁₁,...p_1N,...p_in,...p_L1,...p_LN]^T，其中，p_in为分配给第i个小区中第n个分布式天线的导频功率，L为小区数，N为每个小区分布式天线数量；

待优化向量初始化模块，用于初始化待优化向量，得到平均分配给每个小区中的每个天线的导频功率其中p_p为一个小区的导频总功率限制；

待优化向量优化模块，用于对待优化向量进行优化，得到优化后的导频分配向量p_a，的其中，使用以下方程对待优化向量进行优化：

$\underset{p}{\arg max}u\left(p\right)-p^T\▿v\left(p_0\right)$

$\begin{array}{cc}s.t.& \underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{p}_{in}\≤p_p\end{array},i=1,2,...,L,$

p_in≥0,i＝1,2,...,L,n＝1,2,...,N,

其中，

$u\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}+\left(M-1\right){\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{\ln }+{\mathrm{\β}}_l\]$

$v\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2\[{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}+{\mathrm{\β}}_l\]$

${\mathrm{\β}}_l=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{iln}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n^2}{p_d}$

$\▿v\left(p\right)={\[\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{11}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{1N}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{L1}},...,\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{LN}}\]}^T$

$\frac{\∂v\left(p\right)}{\∂p_{\ln }}=\underset{k=1}{\overset{L}{\Σ}}\frac{{\mathrm{\β}}_k{\mathrm{\β}}_{lkn}}{{\mathrm{\β}}_k\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{ikn}{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{kkn}^2{p}_{kn}+{\mathrm{\β}}_k}-\frac{{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2}{{\mathrm{\β}}_l\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}-{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{\ln }+{\mathrm{\β}}_l},$

其中，u(p)为系统在无干扰无噪声情况下的理想速率；v(p)为考虑干扰与噪声情况下对总速率的减少；β_iln表示第i个小区中第n个分布式天线到第l个小区用户的大尺度衰落，为加性高斯白噪声；

判断模块，用于计算相对误差Δ＝|R(p_a)-R(p₀)|/R(p_a)；并且判断当Δ＜δ时，将p_a作为优化后的分配给每个小区中的每个天线的导频功率，否则令p₀＝p_a，返回待优化向量优化模块，

其中，δ＝1×10^-3，R(p)为系统总速率，

$R\left(p\right)=\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\log }_2(1+\frac{M\frac{{\mathrm{\β}}_{l\ln }^2{p}_{ln}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}+1}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }-\frac{{\mathrm{\β}}_{lln}^2{p}_{ln}}{\underset{i=1}{\overset{L}{\Σ}}{\mathrm{\β}}_{i\ln }{p}_{in}+1}+\frac{{\mathrm{\σ}}_n}{p_d}}).$