CN107070624B - 一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法 - Google Patents

一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107070624B
CN107070624B CN201710176842.6A CN201710176842A CN107070624B CN 107070624 B CN107070624 B CN 107070624B CN 201710176842 A CN201710176842 A CN 201710176842A CN 107070624 B CN107070624 B CN 107070624B
Authority
CN
China
Prior art keywords
user
users
pilot
raus
rau
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710176842.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107070624A (zh
Inventor
朱鹏程
徐军
李佳珉
尤肖虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
White Box Shanghai Microelectronics Technology Co ltd
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN201710176842.6A priority Critical patent/CN107070624B/zh
Publication of CN107070624A publication Critical patent/CN107070624A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107070624B publication Critical patent/CN107070624B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00—Baseband systems
    • H04L25/02—Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/0202—Channel estimation
    • H04L25/024—Channel estimation channel estimation algorithms
    • H04L25/0242—Channel estimation channel estimation algorithms using matrix methods
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/022—Site diversity; Macro-diversity
    • H04B7/024—Co-operative use of antennas of several sites, e.g. in co-ordinated multipoint or co-operative multiple-input multiple-output [MIMO] systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0048—Allocation of pilot signals, i.e. of signals known to the receiver

Abstract

本发明公开了一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法，包括以下步骤：S1：获得用户k到所有RAU的信道协方差矩阵集合Rk＝diag([Rk1…RkM]T)以及P个正交导频序列
Figure DEST_PATH_DDA0001344231150000013
S2：计算用户i和用户j之间的相关性系数；S3：初始化未调度的用户集
Figure DEST_PATH_DDA0001344231150000014
未使用的导频序列集
Figure DEST_PATH_DDA0001344231150000015
n＝1；S4：如果
Figure DEST_PATH_DDA0001344231150000011
继续进行步骤S5；如果
Figure DEST_PATH_DDA0001344231150000012
直接跳至步骤S9；S5：计算用户集
Figure DEST_PATH_DDA0001344231150000016
中各用户间的平均相关性；S6：令t＝1，
Figure DEST_PATH_DDA0001344231150000017
S7：计算用户集
Figure DEST_PATH_DDA0001344231150000018
中指定用户以外的其他用户到指定用户的相关性之和，并进行排序；S8：判断是否已经找出两两相关性均在平均相关性范围内的K/P个用户；S9：结束。本发明相比于基于遍历思想的系统导频污染最小化的调度方法，在系统导频污染损失可以忽略不计的情况下极大地降低了计算复杂度。

Description

一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法
技术领域
本发明涉及一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法。
背景技术
由于分布式天线系统中RAU分布较散，所以必然存在某些RAU离某些用户较远，由于较大的路径损耗使得这些RAU上几乎接收不到这些用户发送的信息，或者说接收到的这些用户发来的信息的功率接近于噪声，可近似认为该RAU不为该用户服务。定义
Figure BDA0001252618980000011
表示为第k个用户服务的所有RAU，其中rpk,m表示第m个RAU接收到第k个用户信号的平均功率。经过研究有如下结论：如果为同一导频组下的任意两个用户所服务的RAU完全不同，则不会产生导频污染。
此外，通过分析发现，在分布式天线系统中，不同用户的多路径到达角不同，有如下结论：如果同一导频组下的任意两个用户到所有RAU的多路径到达角均不重叠，且当RAU上天线数目趋近于无穷大时，不会产生导频污染。
由于在实际系统中，RAU接收到用户信号的平均功率肯定大于0，因此很难根据接收信号平均功率来判断哪些RAU服务哪些用户，由于接收信号平均功率主要取决于大尺度衰落，因此认为大尺度衰落越接近的用户由相同的RAU服务。此外，实际系统中很难保证多个用户到所有RAU的多路径到达角均不重叠，因此给不重叠程度最大的用户复用相同的导频。
可以分别通过大尺度衰落和多路径到达角来进行导频调度，在大部分实际系统中都能实现很好的性能，但在一些极端情况下，比如不同用户多路径到达角的重叠程度普遍很高的情况以及很多用户与RAU等距的情况，仅仅通过大尺度衰落或多路径到达角很难有效地减小导频污染。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法。
技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法，包括以下步骤：
S1：获得用户k到所有RAU的信道协方差矩阵集合Rk＝diag([Rk1 … RkM]T)以及P个正交导频序列
Figure BDA0001252618980000021
每个导频序列长度为P；其中，用户k属于用户集
Figure BDA0001252618980000022
Rks为用户k到第s个RAU的信道协方差矩阵，1≤s≤M，M为RAU的个数；
S2：根据式(1)计算用户i和用户j之间的相关性系数：
Figure BDA0001252618980000023
式(1)中，||·||F表示Frobenius范数；
S3：初始化未调度的用户集
Figure BDA0001252618980000024
未使用的导频序列集
Figure BDA0001252618980000025
n＝1；
S4：如果
Figure BDA0001252618980000026
继续进行步骤S5；如果
Figure BDA0001252618980000027
直接跳至步骤S9：
S5：计算用户集
Figure BDA0001252618980000028
中各用户间的平均相关性；
S6：令t＝1，
Figure BDA0001252618980000029
S7：计算用户集
Figure BDA00012526189800000210
中指定用户以外的其他用户到指定用户的相关性之和，并进行排序，找出相关性之和最大的用户kct，并在用户集
Figure BDA00012526189800000211
中找出和用户kct的相关性处于平均相关性范围内的用户集
Figure BDA00012526189800000212
S8：判断是否已经找出两两相关性均在平均相关性范围内的K/P个用户：如果是，则组成用户集
Figure BDA00012526189800000213
给用户集
Figure BDA00012526189800000214
中的用户复用导频pn，并用
Figure BDA00012526189800000215
更新
Figure BDA00012526189800000216
用
Figure BDA00012526189800000217
更新
Figure BDA00012526189800000218
n＝n+1，然后返回步骤S4；否则，则令t＝t+1，然后返回步骤S7；
S9：结束。
有益效果：本发明公开了一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法，相比于基于遍历思想的系统导频污染最小化的调度方法，在系统导频污染损失可以忽略不计的情况下极大地降低了计算复杂度。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的方法流程图；
图2为本发明具体实施方式的大规模分布式天线系统的示意图；
图3为本发明具体实施方式方法与基于大尺度衰落的调度方法、基于多路径到达角的调度方法以及随机调度方法所获得的系统导频估计均方误差曲线的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的介绍。
考虑单小区大规模分布式天线系统，如图2所示，小区内随机分布M个RAU，每个RAU拥有N根天线，假设RAU天线为均匀线性阵列，天线间距小于或等于半波长，使得接收天线具有相关性。小区内有K个单天线用户随机分配在小区内，所有用户分享相同的带宽。
本具体实施方式公开了一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：获得用户k到所有RAU的信道协方差矩阵集合Rk＝diag([Rk1 … RkM]T)以及P个正交导频序列
Figure BDA0001252618980000031
每个导频序列长度为P；其中，用户k属于用户集
Figure BDA0001252618980000032
Rks为用户k到第s个RAU的信道协方差矩阵，1≤s≤M，M为RAU的个数；
S2：根据式(1)计算用户i和用户j之间的相关性系数：
Figure BDA0001252618980000033
式(1)中，||·||F表示Frobenius范数；
S3：初始化未调度的用户集
Figure BDA0001252618980000034
未使用的导频序列集
Figure BDA0001252618980000035
n＝1；
S4：如果
Figure BDA0001252618980000036
继续进行步骤S5；如果
Figure BDA0001252618980000037
直接跳至步骤S9：
S5：计算用户集
Figure BDA0001252618980000038
中各用户间的平均相关性；
S6：令t＝1，
Figure BDA0001252618980000039
S7：计算用户集
Figure BDA00012526189800000310
中指定用户以外的其他用户到指定用户的相关性之和，并进行排序，找出相关性之和最大的用户kct，并在用户集
Figure BDA00012526189800000311
中找出和用户kct的相关性处于平均相关性范围内的用户集
Figure BDA00012526189800000312
S8：判断是否已经找出两两相关性均在平均相关性范围内的K/P个用户：如果是，则组成用户集
Figure BDA00012526189800000313
给用户集
Figure BDA00012526189800000314
中的用户复用导频pn，并用
Figure BDA00012526189800000315
更新
Figure BDA00012526189800000316
用
Figure BDA00012526189800000317
更新
Figure BDA00012526189800000318
n＝n+1，然后返回步骤S4；否则，则令t＝t+1，然后返回步骤S7；
S9：结束。
其中，步骤S1中的信道协方差矩阵集合Rk＝diag([Rk1 … RkM]T)通过以下方式计算得到：
本系统工作在TDD模式下，由于此模式下上行链路和下行链路之间具有互易性，因此只需估计上行链路信道，并假设信道为频率平坦衰落的窄带信道。第k个用户到第m个RAU的信道为：
Figure BDA0001252618980000041
其中βkm是路径损耗系数，
Figure BDA0001252618980000042
dkm是第k个用户到第m个RAU的距离，
Figure BDA0001252618980000043
是常数，取决于小区边缘预定的平均SNR，γ是路径损耗指数；Skm(θ)是信道功率角度谱密度；wkm(θ)＝exp(-j2πφkm)hkm(θ)，φkm是第k个用户到第m个RAU的初始相位，hkm(θ)是小尺度快速衰落，它是均值为0，方差为1的循环对称复高斯分布的随机变量，由于exp(-j2πφkm)是模值为1的常量，所以wkm(θ)也是均值为0，方差为1的循环对称复高斯分布的随机变量。a(θ)是RAU天线阵列对应于不同到达角θ的相位响应向量：
Figure BDA0001252618980000044
其中λ是信号波长，D是天线间距。由于cos(θ)是偶函数，所以可以限定
θ∈[0,π]。则第k个用户到所有RAU的信道为：
Figure BDA0001252618980000045
信道协方差矩阵为：
Figure BDA0001252618980000046
因此有：
Figure BDA0001252618980000051
Figure BDA0001252618980000052
所以用户k到所有RAU的信道的协方差矩阵为：
Rk＝diag([Rk1 … RkM]T) (7)
图3是小区内有10个RAU，每个RAU20根天线，总共12个用户，3个正交导频序列进行导频调度时，采用本具体实施方式调度方法(RJPS，基于大尺度衰落和多路径到达角的联合导频调度方法)与基于大尺度衰落的调度方法(LFPS)、基于多路径到达角的调度方法(AOAPS)以及随机调度方法(Random)所获得的系统导频估计均方误差曲线对比图。由图3可知，采用本具体实施方式方法所获得的系统导频估计均方误差最低。

Claims (1)

1.一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：获得用户k到所有RAU的信道协方差矩阵集合Rk＝diag([Rk1…RkM]T)以及P个正交导频序列
Figure FDA0002190380860000011
每个导频序列长度为P；其中，用户k属于用户集
Figure FDA0002190380860000012
Rks为用户k到第s个RAU的信道协方差矩阵，1≤s≤M，M为RAU的个数；
S2：根据式(1)计算用户i和用户j之间的相关性系数：
Figure FDA0002190380860000013
式(1)中，||·||F表示Frobenius范数；
S3：初始化未调度的用户集
Figure FDA0002190380860000014
未使用的导频序列集
Figure FDA0002190380860000015
n＝1；
S4：如果
Figure FDA0002190380860000016
继续进行步骤S5；如果
Figure FDA0002190380860000017
直接跳至步骤S9：
S5：计算用户集
Figure FDA0002190380860000018
中各用户间的平均相关性；
S6：令t＝1，
Figure FDA0002190380860000019
S7：计算用户集
Figure FDA00021903808600000110
中指定用户以外的其他用户到指定用户的相关性之和，并进行排序，找出相关性之和最大的用户kct，并在用户集
Figure FDA00021903808600000111
中找出和用户kct的相关性处于平均相关性范围内的用户集
Figure FDA00021903808600000112
S8：判断是否已经找出两两相关性均在平均相关性范围内的K/P个用户：如果是，则组成用户集
Figure FDA00021903808600000113
给用户集
Figure FDA00021903808600000114
中的用户复用导频pn，并用
Figure FDA00021903808600000115
更新
Figure FDA00021903808600000116
用
Figure FDA00021903808600000117
更新
Figure FDA00021903808600000118
n＝n+1，然后返回步骤S4；否则，则令t＝t+1，然后返回步骤S7；
S9：结束；
其中，步骤S1中的信道协方差矩阵集合Rk＝diag([Rk1…RkM]T)通过以下方式计算得到：
第k个用户到第m个RAU的信道为：
Figure FDA00021903808600000119
其中βkm是路径损耗系数，
Figure FDA00021903808600000120
dkm是第k个用户到第m个RAU的距离，
Figure FDA0002190380860000021
是常数，取决于小区边缘预定的平均SNR，γ是路径损耗指数；Skm(θ)是信道功率角度谱密度；wkm(θ)＝exp(-j2πφkm)hkm(θ)，φkm是第k个用户到第m个RAU的初始相位，hkm(θ)是小尺度快速衰落，它是均值为0，方差为1的循环对称复高斯分布的随机变量，由于exp(-j2πφkm)是模值为1的常量，所以wkm(θ)也是均值为0，方差为1的循环对称复高斯分布的随机变量；a(θ)是RAU天线阵列对应于不同到达角θ的相位响应向量：
Figure FDA0002190380860000022
其中λ是信号波长，D是天线间距；由于cos(θ)是偶函数，所以限定θ∈[0,π]；则第k个用户到所有RAU的信道为：
Figure FDA0002190380860000023
信道协方差矩阵为：
Figure FDA0002190380860000024
因此有：
Figure FDA0002190380860000025
所以用户k到所有RAU的信道的协方差矩阵为：
Rk＝diag([Rk1…RkM]T) (7)。
CN201710176842.6A 2017-03-23 2017-03-23 一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法 Active CN107070624B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710176842.6A CN107070624B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710176842.6A CN107070624B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107070624A CN107070624A (zh) 2017-08-18
CN107070624B true CN107070624B (zh) 2020-03-31

Family

ID=59620923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710176842.6A Active CN107070624B (zh) 2017-03-23 2017-03-23 一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107070624B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115843121A (zh) * 2021-09-18 2023-03-24 中兴通讯股份有限公司 多天线信号传输中的用户调度方法、电子设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101056286A (zh) * 2006-02-16 2007-10-17 西门子公司 改善突发干扰变化期间无线电网中的信道估计的方法
CN103298124A (zh) * 2013-06-14 2013-09-11 东南大学 基于空间正交性的大规模mimo系统导频分配方法
CN105827273A (zh) * 2016-03-08 2016-08-03 上海交通大学 多小区大规模mimo系统用户双天线导频干扰消除方法
CN106160806A (zh) * 2015-04-03 2016-11-23 索尼公司 无线通信系统中执行干扰协调的方法和设备
CN106233684A (zh) * 2014-05-08 2016-12-14 华为技术有限公司 无线通信网络节点中的信道估计

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101056286A (zh) * 2006-02-16 2007-10-17 西门子公司 改善突发干扰变化期间无线电网中的信道估计的方法
CN103298124A (zh) * 2013-06-14 2013-09-11 东南大学 基于空间正交性的大规模mimo系统导频分配方法
CN106233684A (zh) * 2014-05-08 2016-12-14 华为技术有限公司 无线通信网络节点中的信道估计
CN106160806A (zh) * 2015-04-03 2016-11-23 索尼公司 无线通信系统中执行干扰协调的方法和设备
CN105827273A (zh) * 2016-03-08 2016-08-03 上海交通大学 多小区大规模mimo系统用户双天线导频干扰消除方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Downlink Spectral Efficiency of Multi-Cell Multi-User Large-Scale DAS with Pilot Contamination;Jiamin Li等;《2015 IEEE International Conference on Communications (ICC)》;20150910;全文 *
Massive MIMO系统中减小导频污染影响问题研究;程卿卿;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑I136-338》;20160215;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107070624A (zh) 2017-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109005551B (zh) 一种非理想信道状态信息的多用户noma下行功率分配方法
CN103298124B (zh) 基于空间正交性的大规模mimo系统导频分配方法
US10270547B2 (en) Method and apparatus for sinusoid detection
WO2021159551A1 (zh) 一种mimo-noma下行通信系统的用户匹配和功率分配方法
CN111181671B (zh) 一种基于深度学习的下行信道快速重建方法
CN107086886B (zh) 大规模mimo系统融合迫零与泰勒级数展开的双层预编码设计
CN103763223B (zh) 基于信道空时相关性的稀疏mimo-ofdm信道估计方法
WO2008103806A1 (en) Method for generating downlink beamforming weighting vectors
CN106060950A (zh) 一种基于机会干扰对齐的蜂窝下行信道中数据传输方法
WO2011160418A1 (zh) 统计特征模式的空分多址传输方法
CN113411107B (zh) 一种基于波束束的毫米波大规模mimo系统宽带信道估计方法
CN108199987A (zh) 一种fdd大规模mimo系统中的下行链路信道估计方法
CN106341169B (zh) 一种多用户大规模mimo系统上行链路的天线选择方法
CN106330278B (zh) 基于用户达波角的信道估计和功率控制相结合的传输方法
CN107994933B (zh) 认知mimo网络中次用户系统容量的优化方法
CN106899338B (zh) 大规模mimo系统下行链路中基于密度的用户分组方法
CN109039403A (zh) 大规模mimo系统中基于冗余字典的下行链路信道估计方法
CN105610479B (zh) 一种大规模mu-mimo系统信道估计方法
CN107070624B (zh) 一种基于大尺度衰落和多路径到达角的多用户导频调度方法
Chen et al. A novel AWSF algorithm for DOA estimation in virtual MIMO systems
Schwarz Outage investigation of beamforming over random-phase finite-scatterer MISO channels
CN110113083B (zh) 三维大规模mimo下基于用户划分的信道估计方法
Ribeiro et al. Channel charting aided pilot reuse for massive MIMO systems with spatially correlated channels
WO2017118079A1 (zh) 一种双流波束赋形的方法、装置及基站
Shang et al. Spatial domain method based on 2D-DoA estimation against pilot contamination for multi-cell massive MIMO systems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210408

Address after: 201306 building C, No. 888, Huanhu West 2nd Road, Lingang New Area, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: Shanghai Hanxin Industrial Development Partnership (L.P.)

Address before: 211189 No. 2 Southeast University Road, Jiangning District, Nanjing, Jiangsu

Patentee before: SOUTHEAST University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230920

Address after: 201615 room 301-6, building 6, no.1158, Jiuting Central Road, Jiuting Town, Songjiang District, Shanghai

Patentee after: White box (Shanghai) Microelectronics Technology Co.,Ltd.

Address before: 201306 building C, No. 888, Huanhu West 2nd Road, Lingang New Area, Pudong New Area, Shanghai

Patentee before: Shanghai Hanxin Industrial Development Partnership (L.P.)