CN109088715A - 导频分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种导频分配方法及装置，涉及通信技术领域，用于解决现有技术中导频使用效率偏低的技术问题。该方法包括：根据基站数、用户数、及大尺度衰落因子将用户分为受干扰强度较低的第一用户组用户及受干扰强度较高的第二用户组用户；对第二用户组用户进行聚类分析获取多个用户簇，若每个用户簇中用户来源小区索引全部相同则将该用户簇标记为第一用户簇，否则标记为第二用户簇；对全部小区的导频序列进行划分，获取第一导频集合以将其导频序列分配给第一用户组用户、获取第二导频集合以将其导频序列分配给第一用户簇中的第一用户簇用户、获取第三导频集合以将其导频序列分配给第二用户簇中的第二用户簇用户。本发明用于提高导频使用效率。

Description

导频分配方法及装置

技术领域

本发明的实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种导频分配方法及装置。

背景技术

目前，在大规模MIMO系统中，由于导频污染的影响，大规模MIMO系统通常会为用户制定导频分配策略，通过给不同小区的用户分配合适的导频序列来减轻导频污染带来的影响，获得更准确的信道状态信息，进而提高系统的整体性能。

现有技术中，导频分配策略根据用户对其它用户产生干扰的高低，把每个小区的用户分为对其它用户产生较高干扰的高干扰组用户以及对其它用户产生较低干扰的低干扰组用户。其中低干扰组用户进行导频复用，高干扰组用户中每个高干扰组用户使用为其分配的相互正交的导频序列。实际情况中，由于需要为每个高干扰组用户分配一个与其对应的相互正交的导频序列，因此当高干扰组用户较多时，则需要使用大量相互正交的导频序列以实现上述导频分配策略，上述过程不仅导频使用效率偏低，而且在实际系统中也难以实现。

发明内容

本发明的实施例提供一种导频分配方法及装置，用于解决现有技术中导频使用效率偏低的技术问题。

第一方面，提供一种导频分配方法，该导频分配方法应用于多小区大规模MIMO系统，包括：

根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算各小区中各用户受到干扰的受干扰强度以及分组阈值；根据受干扰强度以及分组阈值将系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户，其中第一用户组用户的受干扰强度大于或等于分组阈值，第二用户组用户的受干扰强度小于分组阈值；

根据预设聚类算法对第二用户组用户进行聚类分析，获取多个用户簇；对多个用户簇进行分类，获取第一用户簇以及第二用户簇；其中，第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户；

根据第一预设分配规则为第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列；根据第二预设分配规则为第一用户簇中的第一用户簇用户分配第二导频集合中的导频序列；根据第三预设分配规则为第二用户簇中的第二用户簇用户分配第三导频集合中的导频序列；

其中，将全部小区中的导频序列分为第一导频集合、第二导频集合以及第三导频集合；第一导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中单个小区的第一用户组用户数量中的最大值；第二导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中第一用户簇用户的数量之和，第三导频集合中包含导频序列的数量为将全部小区包含的导频序列的数量依次与第一导频集合中包含导频序列的数量以及第二导频集合中包含导频序列的数量求差的差值。

由此可见，本发明能够根据用户受到其它用户干扰的干扰程度对用户进行分组，以获取受干扰强度较低的第一用户组用户及受干扰强度较高的第二用户组用户，并通过对第二用户组用户进行聚类分析将第二用户组用户分为第一用户簇以及第二用户簇，其中，第一用户簇中用户来源小区索引全部相同，即在每个第一用户簇中其用户全部位于同一小区；第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户，对应到实际情况中，第二用户簇中用户在物理距离上相距较近，但部分用户可能位于同一小区，而部分用户可能有位于不同小区，因此对第二用户簇的第二用户簇用户采用与第一用户簇的第一用户簇用户不同的导频分配规则。因此，本发明不仅能够根据用户受到其它用户干扰的干扰程度将用户分为受干扰强度较低的第一用户组用户及受干扰强度较高的第二用户组用户，还能够针对受干扰强度较高的第二用户组用户进行进一步分类，并根据分类结果以及导频分配规则为不同类别的受干扰强度较高的第二用户组用户分配对应的导频资源，从而实现在保证系统能够准确获得信道状态信息的前提下，通过对用户以及小区中导频序列资源进行合理化的划分从而为各用户合理分配导频序列资源，有效减少使用的相互正交的导频序列数量，提高导频使用效率。

可选地，根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；其中，L为基站数，K为用户数；

根据基站数、用户数、以及用户受干扰强度确定各小区中各小区用户受到干扰的受干扰强度；

根据基站数、用户数、以及受干扰强度确定分组阈值；

则根据受干扰强度以及分组阈值将系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户；

判断各小区中各小区用户的受干扰强度是否大于分组阈值，若是，则将该用户标记为第一用户组用户；若否，则将该用户标记为第二用户组用户。

可选地，根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度具体为：

采用如下公式计算用户受干扰强度：

其中，m_n为第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；为用户到第l个小区的大尺度衰落因子，为用户到第l个小区的大尺度衰落因子；其中，为第l个小区中的第k个用户，为第m个小区中的第n个用户；

根据基站数、用户数、以及用户受干扰强度确定各小区中各小区用户受到干扰的受干扰强度具体为：

采用如下公式计算各小区用户的受干扰强度：

其中，为第l个小区中的第k个用户受到的受干扰强度；

根据基站数、用户数、以及受干扰强度确定分组阈值具体为：

采用如下公式根据基站数、用户数、以及受干扰强度确定分组阈值ρ：

可选地，对多个用户簇进行分类，获取第一用户簇以及第二用户簇；其中，第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户具体为：

判断每个用户簇中用户的来源小区索引是否全部相同，若是，则将该用户簇标记为第一用户簇；若否，则将该用户簇标记为第二用户簇。

可选地，根据预设聚类算法对第一用户组用户进行聚类分析，获取多个用户簇具体为：

采用AP聚类算法按照第一用户组用户之间的物理距离对第一用户组用户的进行聚类分析，获取多个用户簇。

可选地，根据第一预设分配规则为第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列具体为：

对第一用户组中来源小区索引不同的第一用户组用户随机分配第一导频集合中任一导频序列；

对第一用户组中来源小区索引相同的第一用户组用户分别分配不同的导频序列。

可选地，将第二导频集合中相互正交的导频序列分配给第一用户簇用户；其中，第二导频集合中每个导频序列不复用。

可选地，获取所述第二用户簇用户中的第一用户所在用户簇的全部用户的第一来源小区索引以及所述第二用户簇用户中的第二用户所在用户簇的全部用户的第二来源小区索引；

判断所述第一来源小区索引是否存在至少一个来源小区索引与所述第二来源小区索引中的至少一个来源小区索引相同；

若是，为第一用户以及第二用户分别分配第三导频集合中不同的导频序列；若否，则为第一用户以及第二用户随机分配第三导频集合中任一导频序列。

第二方面，提供一种导频分配装置，导频分配装置应用于多小区大规模MIMO系统，包括：

获取模块，用于获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子；

分组处理模块，用于根据从获取模块获取的基站数、用户数、以及大尺度衰落因子计算各小区中各用户受到干扰的受干扰强度以及分组阈值；根据受干扰强度以及分组阈值将系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户，其中第一用户组用户的受干扰强度大于或等于分组阈值，第二用户组用户的受干扰强度小于分组阈值；

分簇处理模块，用于根据预设聚类算法对从分组处理模块中获取的第二用户组用户进行聚类分析，获取多个用户簇；对多个用户簇进行分类，获取第一用户簇以及第二用户簇；其中，第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户；

导频分配模块，用于根据第一预设分配规则为从分组处理模块中获取的第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列；根据第二预设分配规则为从分簇处理模块中获取的第一用户簇中的第一用户簇用户分配第二导频集合中的导频序列；根据第三预设分配规则为从分簇处理模块中获取的第二用户簇中的第二用户簇用户分配第三导频集合中的导频序列；

导频划分模块，用于将全部小区中的导频序列分为第一导频集合、第二导频集合以及第三导频集合；第一导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中单个小区的第一用户组用户数量中的最大值；第二导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中第一用户簇用户的数量之和，第三导频集合中包含导频序列的数量为将全部小区包含的导频序列的数量依次与第一导频集合中包含导频序列的数量以及所述第二导频集合中包含导频序列的数量求差的差值。

可选地，分组处理模块具体用于：根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；其中，L为基站数，K为用户数；

根据基站数、用户数、以及用户受干扰强度确定各小区中各小区用户受到干扰的受干扰强度；

根据基站数、用户数、以及受干扰强度确定分组阈值；

则根据受干扰强度以及分组阈值将系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户；

判断各小区中各小区用户的受干扰强度是否大于分组阈值，若是，则将该用户标记为第一用户组用户；若否，则将该用户标记为第二用户组用户。

可选地，分组处理模块具体用于：

采用如下公式计算用户受干扰强度：

其中，m_n为第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；为用户到第l个小区的大尺度衰落因子，为用户到第l个小区的大尺度衰落因子；其中，为第l个小区中的第k个用户，为第m个小区中的第n个用户；

根据基站数、用户数、以及用户受干扰强度确定各小区中各小区用户受到干扰的受干扰强度具体为：

采用如下公式计算各小区用户的受干扰强度：

其中，为第l个小区中的第k个用户受到的受干扰强度；

根据基站数、用户数、以及受干扰强度确定分组阈值具体为：

采用如下公式根据基站数、用户数、以及受干扰强度确定分组阈值ρ：

可选地，分簇处理模块具体用于：

判断每个用户簇中用户的来源小区索引是否全部相同，若是，则将该用户簇标记为第一用户簇；若否，则将该用户簇标记为第二用户簇。

可选地，分簇处理模块具体用于：

采用AP聚类算法按照第一用户组用户之间的物理距离对第一用户组用户的进行聚类分析，获取多个用户簇。

可选地，导频分配模块具体用于：

对第一用户组中来源小区索引不同的第一用户组用户随机分配第一导频集合中任一导频序列；

对第一用户组中来源小区索引相同的第一用户组用户分别分配不同的导频序列。

可选地，导频分配模块具体用于：

将第二导频集合中相互正交的导频序列分配给第一用户簇用户；其中，第二导频集合中每个导频序列不复用。

可选地，导频分配模块具体用于：

获取所述第二用户簇用户中的第一用户所在用户簇的全部用户的第一来源小区索引以及所述第二用户簇用户中的第二用户所在用户簇的全部用户的第二来源小区索引；

判断所述第一来源小区索引是否存在至少一个来源小区索引与所述第二来源小区索引中的至少一个来源小区索引相同；

若是，为第一用户以及第二用户分别分配第三导频集合中不同的导频序列；若否，则为第一用户以及第二用户随机分配第三导频集合中任一导频序列。

第三方面，提供一种导频分配装置，包括：一个或多个处理器；所述处理器用于执行存储器中的计算机程序代码，计算机程序代码包括指令、使得导频分配装置执行上述任一项导频分配方法。

第四方面，提供一种存储介质，存储介质存储有指令代码，指令代码用于执行如上述任一项导频分配方法。

第五方面，提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括指令代码，指令代码用于执行上述任一项导频分配方法。

可以理解地，上述提供的导频分配装置、存储介质以及计算机程序产品用于执行上文所提供的第一方面对应的方法，因此，其所能达到的有益效果可参考上文第一方面的方法以及下文具体实施方式中对应的方案的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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是本发明的一些实施例，附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为本发明实施例提供的一种多小区大规模MIMO系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的一种导频分配方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种导频分配方法中用户分组执行过程的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种导频分配方法中用户分簇执行过程的流程图；

图5为本发明实施例提供的一种导频分配装置的功能结构框图；

图6为本发明实施例提供的一种导频分配装置的功能结构框图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。术语“第一”和“第二”等的使用不表示任何顺序，可将上述术语解释为所描述对象的名称。在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。

本发明提供一种导频分配方法，该导频分配方法应用于多小区大规模MIMO(Multiple Input Multiple Output，多重输入多重输出)系统。参见图1所示，多小区大规模MIMO系统包括多个小区以及多个基站，对于任一小区中的任一用户终端(即：用户)，其中，用户1接入基站1，则小区基站对该小区的用户获取信道信息产生增益；用户2以及用户3未接入基站1，则用户2以及用户3对基站1产生干扰。与传统MIMO系统相比，大规模MIMO系统的基站端天线数量多(基站端可以部署上百根天线)，增益大，并且需要的射频组件为毫瓦级(传统MIMO系统为几十瓦甚至上百瓦)，功耗大大降低，具有诸多优势。

然而，大规模MIMO系统的优势必须在准确获得信道状态信息前提下才能展现。目前，大规模MIMO系统中主要是采用基于导频的信道估计方法获取信道状态信息。在实际系统中，因为信道相干时间的限制和系统用户数量的增多，正交导频的数量不能满足系统的需要，所以不同用户之间需要使用相同或者非正交的导频序列进行信道估计，由此产生导频污染，影响系统获取可靠的信道信息。导频分配可以通过给不同小区间的用户分配合适导频来减轻导频污染带来的影响，进而获得更准确的信道状态信息，提高系统整体的性能。

目前，导频分配算法按照分组的思想为用户制定导频分配策略：根据用户对其它用户产生干扰的高低，把每个小区的用户分为对其它用户产生较高干扰的高干扰组用户以及对其它用户产生较低干扰的低干扰组用户。对于高干扰组的用户，目前的导频分配算法为每个用户分配相互正交的导频序列，而低干扰组用户进行导频复用。然而对所有的高干扰用户都分配正交导频序列会使用较多的导频资源，使得导频使用效率偏低。同时，使用较多的导频资源还会增加系统运行的复杂度以及运行成本，导致实际系统中难以实现上述导频分配策略。另外，目前在定义小区间的用户干扰时，考虑的仅是用户对其它用户产生的干扰，并未考虑用户所受到的来自于其它用户的干扰。

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种导频分配方法，参见图2所示，该方法包括：

步骤S210：获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子。

其中，上述系统具体可以为多小区大规模MIMO系统。基站数即系统中全部小区包含的基站的数量，用户数即全部小区中包含的用户终端(即：用户)的数量。上述用户终端具体可以为手机、平板电脑、以及车载电脑等移动终端。

用户到各小区基站的大尺度衰落因子与用户到各小区基站的距离相关，具体实施中，可以采集用户的地理位置，然后根据上述地理位置以及大尺度衰落因子计算模型获取用户到各小区基站的大尺度衰落因子。其中，上述大尺度衰落因子计算模型由本领域技术人员根据实际情况进行设置，本发明对此不作限定。

步骤S220：根据上述基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算各小区中各用户受到干扰的受干扰强度以及分组阈值。

本发明中根据基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子重新定义各小区中各用户受到干扰的受干扰强度以及分组阈值。

其中，各小区中各用户受到干扰的受干扰强度可以根据各小区中各用户受到系统中其它用户干扰的用户受干扰强度计算得到。例如，可以根据上述获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子，计算第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；其中L为基站数，K为用户数；具体实施中，定义第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度为：

其中，m_n为第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；为用户到第l个小区的大尺度衰落因子，为用户到第l个小区的大尺度衰落因子；其中，为第l个小区中的第k个用户，为第m个小区中的第n个用户。

各小区用户受到其它用户干扰的受干扰强度可以根据基站数、用户数、以及上述用户受干扰强度确定。具体实施中，定义第l个小区中的第k个用户受到的受干扰强度为：

分组阈值可以根据基站数、用户数、以及上述受干扰强度确定。具体实施中，可以采用如下公式根据基站数、用户数、以及受干扰强度定义分组阈值ρ：

步骤S230：根据受干扰强度以及分组阈值将系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户，其中第一用户组用户的受干扰强度大于或等于分组阈值，第二用户组用户的受干扰强度小于分组阈值。

具体地，可以根据步骤S220中的计算结果，通过判断每个用户的受干扰强度是否小于分组阈值以将系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户。其中，第一用户组用户的受干扰强度大于或等于分组阈值，则第一用户组用户对应为受干扰强度较高的用户；第二用户组用户的受干扰强度小于分组阈值，则第二用户组用户对应为受干扰强度较低的用户。

本步骤的具体执行过程可以参见图3，包括：

步骤S310：判断用户受到干扰的受干扰强度是否小于分组阈值；若判断结果为是，则执行步骤S311；若判断结果为否，则执行步骤S312。

步骤S311：将用户标记为第一用户组用户，以供执行后续步骤(对应步骤S260)。

步骤S312：将用户标记为第二用户组用户，以供执行后续步骤(对应步骤S240)。

具体实施中，对用户进行标记的标记方式可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，例如在用户信息中加入对应的标识信息等等，本发明对用户进行标记的标记方式不作限定。

步骤S240：根据预设聚类算法对第二用户组用户进行聚类分析，获取多个用户簇。

本步骤针对受干扰强度较高的第二用户进行聚类分析，获取多个用户簇。本步骤的实现方式可以有多种。其中，在一种优选的方式中，预设聚类算法可以采用AP(AffinityPropagation，亲和传播聚类)聚类算法，聚类分析过程可以为：按照第二用户组用户之间的物理距离对第二用户组用户的进行聚类分析，获取多个用户簇。

具体地，采用AP按照第二用户组用户之间的物理距离对第二用户组用户的进行聚类分析的具体过程如下：可以首先对第二用户组用户进行初始化，以获取第二用户组用户的数据点信息；然后对数据点与数据点之间的信息进行迭代，以生成精确的聚类中心集合，其中聚类中心集合中包含至少一个候选聚类中心，每次迭代中数据点与数据点交换两种信息：吸引度与归属度。吸引度r(u,v)是从数据点u传递给候选聚类中心v的信息，传达了数据点v对数据点u的吸引度，反映了v点是否适合作为u点的聚类中心；a(u,v)是从候选聚类中心v发送到u的消息，反映u点是否选择v作为其聚类中心的程度。r(u,v)与a(u,v)越大，说明v点作为聚类中心的可能性越大。吸引度与归属度迭代公式如下：

其中，s(u,v)是u点与v点之间的相似度，代表着v点作为u点聚类中心的合适程度，本发明根据用户坐标把用户之间的物理距离作为相似度的相似度值。初始化时，所有数据点的归属度和吸引度默认为0。当聚类中心的迭代的结果不再改变或者是超过预设迭代次数时，聚类分析过程停止。上述预设迭代次数由本领域技术人员根据实际情况设置，本发明对此不作限定。其中a(u,u)+r(u,u)＞0时，表示u点为一个聚类中心。迭代期间可以利用阻尼系数防止吸引度与归属度的数据的不稳定，公式如下：

r_w(u,v)←(1-λ)r_w(u,v)+λr_w-1(u,v)w

a_w(u,v)←(1-λ)a_w(u,v)+λa_w-1(u,v)

其中，w代表迭代次数，λ代表阻尼系数，λ越大则收敛越慢，同时振荡越小。

最后，将物理距离相近的第二用户组用户聚为一簇，最终输出多个用户簇。每个用户簇中的用户彼此之间的物理距离相近，不同用户簇之间的用户的物理距离较远。

步骤S250：对多个用户簇进行分类，获取第一用户簇以及第二用户簇；其中，第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户。

具体地，本步骤可以通过判断每个用户簇中用户的来源小区索引是否全部相同来将上述多个用户簇分类为第一用户簇以及第二用户簇。其中，其中，第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，对应到实际情况中，每个第一用户簇中的用户在物理距离上相距较近，并且都位于同一小区；第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户。对应到实际情况中，每个第二用户簇中的用户在物理距离上相距较近，但是部分用户可能位于同一小区，部分用户可能位于不同小区。

其中，来源小区索引用户表示用户所在的小区，具体可以为能够标识出户所在小区的相关标识信息。

本步骤的具体执行过程可以参见图4，包括：

步骤S410：判断每个用户簇中用户的来源小区索引是否全部相同，若判断结果为是，则执行步骤S411；若判断结果为否，则执行步骤S412。

步骤S411：将该用户簇标记为第一用户簇，以供执行后续步骤(对应步骤S260)。

步骤S412：将该用户簇标记为第二用户簇，以供执行后续步骤(对应步骤S260)。

具体实施中，对用户簇进行标记的标记方式可以由本领域技术人员根据实际情况进行设置，例如在用户簇的每个用户信息中加入对应的标识信息等等，本发明对用户簇进行标记的标记方式不作限定。

步骤S260：根据第一预设分配规则为第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列；根据第二预设分配规则为第一用户簇中的第一用户簇用户分配第二导频集合中的导频序列；根据第三预设分配规则为第二用户簇中的第二用户簇用户分配第三导频集合中的导频序列。

其中，第一导频集合、第二导频集合以及第三导频集合的获取方式如下：

将系统中全部小区的导频序列划分为三个导频集合，分别为第一导频集合、第二导频集合以及第三导频集合。

其中，第一导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中单个小区的第一用户组用户数量中的最大值。第二导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中第一用户簇用户的数量之和，第三导频集合中包含导频序列的数量为全部小区包含的导频序列的数量与非所述第三导频集合的导频序列的数量(即：第一导频集合中包含导频序列的数量与第二导频集合中包含导频序列的数量之和)之差。

具体地，获取小区1，小区2…小区n的第一用户组用户的数量分别为D1，D2…Dn，获取D＝max{D1，D2，…，Dn}，将D作为第一导频集合中包含导频序列的数量。获取小区1，小区2…小区n的第一用户簇的第一用户簇用户数量分别为E1、E2…En，获取E＝E1+E2+…+En，将E作为第二导频集合中包含导频序列的数量；若全部小区包含的导频序列的总数量为M，则获取F＝M-(D+E)，将F作为第三导频集合中包含导频序列的数量；将全部小区包含的导频序列划分为三个集合(每个导频序列只划分一次，不重复划分)，各集合中对应的导频序列的数量依次为D、E以及F。其中，数量为D的导频序列的集合为第一导频集合；数量为E的导频序列的集合为第二导频集合；数量为F的导频序列的集合作为第三导频集合。

举例说明，若系统中包含小区A、小区B、以及小区C共3个小区，且上述3个小区(即：系统中全部小区)包含的导频序列的总数量为20个。其中，在小区A中，第一用户组用户的数量为3，第一用户簇用户的数量为4，第二用户簇用户的数量为5；在小区B中，第一用户组用户的数量为2，第一用户簇用户的数量为3，第二用户簇用户的数量为5；在小区C中，第一用户组用户的数量为5，第一用户簇用户的数量为1，第二用户簇用户的数量为4。则为第一用户组用户提供导频序列的第一导频集合中包含导频序列的数量为5(小区A中第一用户组用户的数量为3，小区B中第一用户组用户的数量为2，小区C中第一用户组用户的数量为5，上述三个数量的最大值为5)；为第一用户簇用户提供导频序列的第二导频集合的数量为8(小区A中第一用户簇用户的数量为4，小区B中第一用户簇用户的数量为3，小区C中第一用户簇用户的数量为1，4+3+1＝8)；为第二用户簇用户提供导频序列的第三导频集合的数量为7(全部小区包含的导频序列的总数量-第一导频集合-第二导频集合＝第三导频集合，20-5-8＝7)。

在根据第一预设分配规则为第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列时，具体可以为：对第一用户组中来源小区索引不同的第一用户组用户随机分配第一导频集合中的任一导频序列；对第一用户组中来源小区索引相同的第一用户组用户分别分配不同的导频序列。也就是说，对于不在同一小区的多个第一用户组用户，可以为上述多个第一用户组用户随机分配第一导频集合中的任一导频序列；对于在同一小区的多个第一用户组用户，则分别为上述多个第一用户组用户分配不同的导频序列，以避免发生导频污染。

在根据第二预设分配规则为第一用户簇中的第一用户簇用户分配第二导频集合中的导频序列时，具体可以为：将第二导频集合中相互正交的导频序列分配给所述第一用户簇用户；其中，第二导频集合中每个导频序列不复用，以防止出现导频污染。

根据第三预设分配规则为第二用户簇中的第二用户簇用户分配第三导频集合中的导频序列时，具体可以为：

获取第二用户簇用户中的第一用户所在用户簇的全部用户的第一来源小区索引以及第二用户簇用户中的第二用户所在用户簇的全部用户的第二来源小区索引；判断第一来源小区索引是否存在至少一个来源小区索引与第二来源小区索引中的至少一个来源小区索引相同。若是，为第一用户以及第二用户分别分配第三导频集合中不同的导频序列；若否，则为第一用户以及第二用户随机分配第三导频集合中任一导频序列。也就是说，若定义为所有使用导频序列φ_i的第二用户簇用户所在用户簇的B_n(B_n表示每个用户簇包含的全部用户来源小区索引l的集合)，若一个第二用户簇用户使用导频序列φ_i，则该第二用户簇用户所在用户簇中的全部用户来源小区索引B_n与中包含的用户来源小区索引完全不同。

举例说明，假如第二用户簇A1中的用户a的用户来源小区索引为小区1、用户b的用户来源小区索引为小区2、用户c的用户来源小区索引为小区3，第二用户簇A1的全部用户来源小区索引的集合为B1，则B1是由小区1、小区2以及小区3组成的集合；第二用户簇A2中的用户d的用户来源小区索引为小区4、用户e的用户来源小区索引为小区4、用户f的用户来源小区索引为小区5，第二用户簇A2的全部用户来源小区索引的集合为B2，则B2是由小区4以及小区5组成的集合。其中，如果用户a使用了导频序列φ_i，则中用户来源小区索引的集合增加小区1、小区2以及小区3(假设原先为空集，则此时由小区1、小区2以及小区3组成的集合)，如果用户b使用导频序列Φ1(假设Φ1的仅被用户b使用)，则用户b必须满足其所在第二用户簇A1的全部用户来源小区索引的集合B1中包含的全部用户来源小区索引与包含的全部用户来源小区索引全部不同，然而由于B1和中都包含小区1、小区2以及小区3，因此用户b不能使用导频序列Φ1；如果用户d使用了导频序列Φ2(假设Φ2的仅被用户d使用)，用户d所在第二用户簇A2的用户来源小区索引的集合B2是由小区4以及小区5组成的集合，则B2与上述包含的用户来源小区索引全部不同(中仅包含小区1、小区2以及小区3，B2中仅包含小区4以及小区5，与B2中的包含的全部用户来源小区索引全部不同)，则用户b可以使用导频序列Φ2。

由此可见，本发明能够根据用户受到其它用户干扰的干扰程度对用户进行分组，以获取受干扰强度较低的第一用户组用户及受干扰强度较高的第二用户组用户，并通过对第二用户组用户进行聚类分析将第二用户组用户分为第一用户簇以及第二用户簇，其中，第一用户簇中用户来源小区索引全部相同，则每个第一用户簇中第一用户簇用户位于同一小区，则为第一用户簇分配相互正交的导频序列，并且每个导频序列不能复用，以避免产生导频污染；第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户，对应到实际情况中，至少两个来源小区索引不同的用户在物理距离上相距较近，但部分用户可能位于同一小区，而部分用户可能有位于不同小区，为了对上述两种用户进行有效区分，本发明根据第二用户簇中的用户来源小区索引对第二用户簇中用户是否位于同一小区进行判别。对于在同一小区的第二用户簇用户，为每个第二用户簇用户分别分配第三导频集合中不同的导频序列，以避免产生导频污染；对于不在同一小区的第二用户簇用户，则随机为其分配第三导频集合中任一导频序列，从而在保证系统能够准确获得信道状态信息的前提下，通过对用户以及小区中导频序列资源进行合理化的划分从而为各用户合理分配导频序列资源，有效减少使用的相互正交的导频序列数量，提高导频使用效率。

本发明提供了一种导频分配装置500，如图5所示，包括：

获取模块51，用于获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子。

分组处理模块52，用于根据从获取模块获取的基站数、用户数、以及大尺度衰落因子计算各小区中各用户受到干扰的受干扰强度以及分组阈值；根据受干扰强度以及分组阈值将系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户，其中第一用户组用户的受干扰强度大于或等于分组阈值，第二用户组用户的受干扰强度小于分组阈值。

分簇处理模块53，用于根据预设聚类算法对从分组处理模块中获取的第二用户组用户进行聚类分析，获取多个用户簇；对多个用户簇进行分类，获取第一用户簇以及第二用户簇；其中，第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户。

导频分配模块54，用于根据第一预设分配规则为从分组处理模块中获取的第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列；根据第二预设分配规则为从分簇处理模块中获取的第一用户簇中的第一用户簇用户分配第二导频集合中的导频序列；根据第三预设分配规则为从分簇处理模块中获取的第二用户簇中的第二用户簇用户分配第三导频集合中的导频序列。

导频划分模块55，用于将全部小区中的导频序列分为第一导频集合、第二导频集合以及第三导频集合；第一导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中单个小区的第一用户组用户数量中的最大值；第二导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中第一用户簇用户的数量之和，第三导频集合中包含导频序列的数量为全部小区包含的导频序列的数量与非第三导频集合的导频序列的数量之差。

其中，上述方法实施例涉及的各步骤的所有相关内容均可以援引到装置对应的功能模块的功能描述，其作用在此不再赘述。

在采用集成的模块的情况下，导频分配装置包括：存储单元、处理单元以及接口单元。处理单元用于对导频分配装置的动作进行控制管理，例如，处理单元用于支持导频分配装置执行图2、图3、以及图4中的各步骤；接口单元用于支持导频分配装置与其他装置的交互；存储单元，用于存储导频分配装置程序代码和数据。

其中，以处理单元为处理器，存储单元为存储器，接口单元为通信接口为例。其中，导频分配装置参照图6中所示，包括通信接口601、处理器602、存储器603和总线604，通信接口601、处理器602通过总线604与存储器603相连。

处理器602可以是一个通用中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，微处理器，特定应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。

存储器603可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(ElectricallyErasable Programmable Read-only Memory，EEPROM)、只读光盘(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器可以是独立存在，通过总线与处理器相连接。存储器也可以和处理器集成在一起。

其中，存储器603用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器602来控制执行。通信接口601用于导频分配装置与其他装置的交互。处理器602用于执行存储器603中存储的应用程序代码，从而实现本申请实施例中的导频分配方法。

结合本发明公开内容所描述的方法或者算法的步骤可以硬件的方式来实现，也可以是由处理器执行软件指令的方式来实现。

本发明实施例还提供一种存储介质，该存储介质可以包括存储器，用于储存为导频分配装置所用的计算机软件指令，其包含执行导频分配方法所设计的程序代码。具体的，软件指令可以由相应的软件模块组成，软件模块可以被存放于随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable ROM，EPROM)、电可擦可编程只读存储器(ElectricallyEPROM，EEPROM)、寄存器、硬盘、移动硬盘、只读光盘(CD-ROM)或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。

本发明实施例还提供一种计算机程序，该计算机程序可直接加载到存储器中，并含有软件代码，该计算机程序经由计算机载入并执行后能够实现上述的导频分配方法。

本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。

以上，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，可轻易想到的变化或替换，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权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种导频分配方法，所述导频分配方法应用于多小区大规模MIMO系统，其特征在于，包括：

根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算各小区中各用户受到干扰的受干扰强度以及分组阈值；根据所述受干扰强度以及所述分组阈值将所述系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户，其中所述第一用户组用户的受干扰强度大于或等于所述分组阈值，所述第二用户组用户的受干扰强度小于所述分组阈值；

根据预设聚类算法对所述第二用户组用户进行聚类分析，获取多个用户簇；对所述多个用户簇进行分类，获取第一用户簇以及第二用户簇；其中，所述第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，所述第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户；

根据第一预设分配规则为所述第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列；根据第二预设分配规则为所述第一用户簇中的第一用户簇用户分配第二导频集合中的导频序列；根据第三预设分配规则为所述第二用户簇中的第二用户簇用户分配第三导频集合中的导频序列；

其中，将全部小区中的导频序列分为第一导频集合、第二导频集合以及第三导频集合；所述第一导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中单个小区的第一用户组用户数量中的最大值；所述第二导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中所述第一用户簇用户的数量之和，所述第三导频集合中包含导频序列的数量为将全部小区包含的导频序列的数量依次与所述第一导频集合中包含导频序列的数量以及所述第二导频集合中包含导频序列的数量求差的差值。

2.根据权利要求1所述的导频分配方法，其特征在于，所述根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算各小区中各用户受到干扰的受干扰强度以及分组阈值具体为：

根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；其中，L为所述基站数，K为所述用户数；

根据所述基站数、用户数、以及所述用户受干扰强度确定各小区中各小区用户受到干扰的受干扰强度；

根据所述基站数、所述用户数、以及所述受干扰强度确定分组阈值；

则所述根据所述受干扰强度以及所述分组阈值将所述系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户；

判断各小区中各小区用户的受干扰强度是否大于所述分组阈值，若是，则将该用户标记为第一用户组用户；若否，则将该用户标记为第二用户组用户。

3.根据权利要求2所述的导频分配方法，其特征在于，所述根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度具体为：

采用如下公式计算所述用户受干扰强度：

其中，为第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；为用户到第l个小区的大尺度衰落因子，为用户到第l个小区的大尺度衰落因子；其中，为第l个小区中的第k个用户，为第m个小区中的第n个用户；

所述根据所述基站数、所述用户数、以及所述用户受干扰强度确定各小区中各小区用户受到干扰的受干扰强度具体为：

采用如下公式计算所述各小区用户的受干扰强度：

其中，为第l个小区中的第k个用户受到的受干扰强度；

所述根据所述基站数、所述用户数、以及所述受干扰强度确定分组阈值具体为：

采用如下公式根据所述基站数、所述用户数、以及所述受干扰强度确定分组阈值ρ：

4.根据权利要求1所述的导频分配方法，其特征在于，所述对所述多个用户簇进行分类，获取第一用户簇以及第二用户簇；其中，所述第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，所述第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户具体为：

判断每个用户簇中用户的来源小区索引是否全部相同，若是，则将该用户簇标记为第一用户簇；若否，则将该用户簇标记为第二用户簇。

5.根据权利要求1所述的导频分配方法，其特征在于，所述根据预设聚类算法对所述第一用户组用户进行聚类分析，获取多个用户簇具体为：

采用AP聚类算法按照第一用户组用户之间的物理距离对所述第一用户组用户的进行聚类分析，获取多个用户簇。

6.根据权利要求1-5任一所述的导频分配方法，其特征在于，所述根据第一预设分配规则为所述第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列具体为：

对所述第一用户组中来源小区索引不同的第一用户组用户随机分配所述第一导频集合中任一导频序列；

对所述第一用户组中来源小区索引相同的第一用户组用户分别分配不同的导频序列。

7.根据权利要求1-5任一所述的导频分配方法，其特征在于，所述根据第二预设分配规则为所述第一用户簇中的第一用户簇用户分配第二导频集合中的导频序列具体为：

将所述第二导频集合中相互正交的导频序列分配给所述第一用户簇用户；其中，所述第二导频集合中每个导频序列不复用。

8.根据权利要求1-5任一所述的导频分配方法，其特征在于，所述根据第三预设分配规则为所述第二用户簇中的第二用户簇用户分配第三导频集合中的导频序列具体为：

获取所述第二用户簇用户中的第一用户所在用户簇的全部用户的第一来源小区索引以及所述第二用户簇用户中的第二用户所在用户簇的全部用户的第二来源小区索引；

判断所述第一来源小区索引是否存在至少一个来源小区索引与所述第二来源小区索引中的至少一个来源小区索引相同；

若是，为所述第一用户以及所述第二用户分别分配所述第三导频集合中不同的导频序列；若否，则为所述第一用户以及所述第二用户随机分配所述第三导频集合中任一导频序列。

9.一种导频分配装置，所述导频分配装置应用于多小区大规模MIMO系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子；

分组处理模块，用于根据从所述获取模块获取的所述基站数、所述用户数、以及所述大尺度衰落因子计算各小区中各用户受到干扰的受干扰强度以及分组阈值；根据所述受干扰强度以及所述分组阈值将所述系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户，其中所述第一用户组用户的受干扰强度大于或等于所述分组阈值，所述第二用户组用户的受干扰强度小于所述分组阈值；

分簇处理模块，用于根据预设聚类算法对从分组处理模块中获取的所述第二用户组用户进行聚类分析，获取多个用户簇；对所述多个用户簇进行分类，获取第一用户簇以及第二用户簇；其中，所述第一用户簇中用户的来源小区索引全部相同，所述第二用户簇中存在至少两个来源小区索引不同的用户；

导频分配模块，用于根据第一预设分配规则为从所述分组处理模块中获取的所述第一用户组用户分配第一导频集合中的导频序列；根据第二预设分配规则为从所述分簇处理模块中获取的所述第一用户簇中的第一用户簇用户分配第二导频集合中的导频序列；根据第三预设分配规则为从所述分簇处理模块中获取的所述第二用户簇中的第二用户簇用户分配第三导频集合中的导频序列；

导频划分模块，用于将全部小区中的导频序列分为第一导频集合、第二导频集合以及第三导频集合；所述第一导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中单个小区的第一用户组用户数量中的最大值；所述第二导频集合中包含导频序列的数量为全部小区中所述第一用户簇用户的数量之和，所述第三导频集合中包含导频序列的数量为将全部小区包含的导频序列的数量依次与所述第一导频集合中包含导频序列的数量以及所述第二导频集合中包含导频序列的数量求差的差值。

10.根据权利要求9所述的导频分配装置，其特征在于，所述分组处理模块具体用于：

根据获取的系统的基站数、用户数、以及用户到各小区基站的大尺度衰落因子计算第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；其中，L为所述基站数，K为所述用户数；

根据所述基站数、用户数、以及所述用户受干扰强度确定各小区中各小区用户受到干扰的受干扰强度；

根据所述基站数、所述用户数、以及所述受干扰强度确定分组阈值；

则所述根据所述受干扰强度以及分组阈值将所述系统中的用户分为第一用户组用户以及第二用户组用户；

判断各小区中各小区用户的受干扰强度是否大于所述分组阈值，若是，则将该用户标记为第一用户组用户；若否，则将该用户标记为第二用户组用户。

11.根据权利要求10所述的导频分配装置，其特征在于，所述分组处理模块具体用于：

采用如下公式计算所述用户受干扰强度：

其中，为第l个小区中的第k个小区用户受到第m个小区中的第n个小区用户的用户受干扰强度；为用户到第l个小区的大尺度衰落因子，为用户到第l个小区的大尺度衰落因子；其中，为第l个小区中的第k个用户，为第m个小区中的第n个用户；

所述根据所述基站数、所述用户数、以及所述用户受干扰强度确定各小区中各小区用户受到干扰的受干扰强度具体为：

采用如下公式计算所述各小区用户的受干扰强度：

其中，为第l个小区中的第k个用户受到的受干扰强度；

所述根据所述基站数、所述用户数、以及所述受干扰强度确定分组阈值具体为：

采用如下公式根据所述基站数、所述用户数、以及所述受干扰强度确定分组阈值ρ：

12.根据权利要求9所述的导频分配装置，其特征在于，所述分簇处理模块具体用于：

判断每个用户簇中用户的来源小区索引是否全部相同，若是，则将该用户簇标记为第一用户簇；若否，则将该用户簇标记为第二用户簇。

13.根据权利要求9所述的导频分配装置，其特征在于，所述分簇处理模块具体用于：

采用AP聚类算法按照第一用户组用户之间的物理距离对所述第一用户组用户的进行聚类分析，获取多个用户簇。

14.根据权利要求9-13任一所述的导频分配装置，其特征在于，所述导频分配模块具体用于：

对所述第一用户组中来源小区索引不同的第一用户组用户随机分配所述第一导频集合中任一导频序列；

对所述第一用户组中来源小区索引相同的第一用户组用户分别分配不同的导频序列。

15.根据权利要求9-13任一所述的导频分配装置，其特征在于，所述导频分配模块具体用于：

将所述第二导频集合中相互正交的导频序列分配给所述第一用户簇用户；其中，所述第二导频集合中每个导频序列不复用。

16.根据权利要求9-13任一所述的导频分配装置，其特征在于，所述导频分配模块具体用于：

获取所述第二用户簇用户中的第一用户所在用户簇的全部用户的第一来源小区索引以及所述第二用户簇用户中的第二用户所在用户簇的全部用户的第二来源小区索引；

判断所述第一来源小区索引是否存在至少一个来源小区索引与所述第二来源小区索引中的至少一个来源小区索引相同；

若是，为所述第一用户以及所述第二用户分别分配所述第三导频集合中不同的导频序列；若否，则为所述第一用户以及所述第二用户随机分配所述第三导频集合中任一导频序列。

17.一种导频分配装置，其特征在于，包括：一个或多个处理器；所述处理器用于执行存储器中的计算机程序代码，计算机程序代码包括指令、使得导频分配装置执行如权利要求1-8任一项所述的导频分配方法。

18.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有指令代码，所述指令代码用于执行如权利要求1-8任一项所述的导频分配方法。

19.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括指令代码，所述指令代码用于执行如权利要求1-8任一项所述的导频分配方法。