CN110808763B - 大规模天线系统协作导频干扰抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大规模天线系统中的协作导频干扰抑制策略，将导频集合分为2个正交的子集合，然后，将每个小区的用户分为导频完全复用区域的用户和多小区协作导频分配区域的用户两大类。导频完全复用区域的用户按照一定优先级复用导频。多小区协作导频分配区域的用户按照有用信号的大尺度衰落和干扰信号大尺度衰落的比例最小化优先分配正交导频。此方法可以在有效的降低导频污染对系统容量和误码率的影响。

Description

大规模天线系统协作导频干扰抑制方法
技术领域
本发明涉及导频干扰抑制技术领域，特别涉及一种大规模天线系统中的协作导频干扰抑制方法。
背景技术
5G的研究处于关键发展阶段，各技术研究进展迅速，而围绕用户需求、规模性、成本能耗等因素进行的技术评估等，仍有大量工作亟待完成。
大规模天线系统(Massive MIMO)不仅可以补偿毫米波段信号传播严重衰落，而且是实现多层密集网络无线回程与干扰控制的重要手段。目前，大规模天线技术已经成为5G移动通信系统的关键基础技术之一，能为5G的成功应用奠定重要的基础作用。然而，导频污染问题是成为了制约大规模天线系统的瓶颈，能否很好的解决这个问题，影响着采用大规模天线技术的5G系统的商用性能。当基站配备的天线数趋向于无穷时，用户的容量受到采用相同导频用户之间的干扰所影响，这种不利影响称为导频污染。
导频污染的存在，导致了基站端不能准确地获得的信道状态信息，使得上行和下行链路都将受到严重的干扰，从而使整个系统成为一个导频干扰受限系统。
中国专利CN201510173743.3一种密集节点配置系统中的导频复用方法中给干扰较大的用户较大的权重，使他们优先使用正交导频。但是这种方法会使得小区容量表小，且复杂度高。
中国专利CN2015800834059通过基于网络的贪婪序列选择和交换减轻小区间导频干扰中以协作方式进行的小区中的CSI-RS或CSI导频序列的分配，在小区间交换根索引允许给定小区重构在相邻小区中使用的序列。但是这种方法小区间信息交互频繁，计算复杂度高。为了避免复杂的小区间信息交互，低复杂度、高效率的抑制导频干扰。因此提出一种大规模天线系统中的协作导频干扰抑制方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有导频干扰抑制方法复杂度高、效率低的问题，提出一种大规模天线系统中的协作导频干扰抑制方法。该方法对用户类别进行了划分，提出了用户间的协作导频分配策略，该方法中多个小区交界处的用户的导频分配由多个基站协作从资源池中分配，而对小区中心的用户则根据一定的原则共同复用导频资源，以达到减轻导频污染的目的。
本发明的一种大规模天线系统中的协作导频干扰抑制方法，包括以下步骤：
确定小区内的导频完全复用区域和导频协作分配区域；
将导频集合划分为两个正交的部分，分别为对应于所述导频完全复用区域的集合P1和对应于所述导频协作分配区域的集合P2；
将集合P1中的导频分配给导频完全复用区域的用户，若集合P1中的导频数量小于导频完全复用区域的用户数量，则将集合P2中的导频分配给导频完全复用区域的剩余用户；
将集合P2中的导频采用多小区协作的方式分配给导频协作分配区域的用户。
在一种可选的实施例中，所述完全复用区域根据所述小区内预设的信噪比门限T、覆盖概率η、大尺度衰落系数α和小区密度λ计算确定，所述导频协作分配区域为所述完全复用区域外的区域。
在一种可选的实施例中，所述导频完全复用区域是以基站为中心，半径为rP的区域。
在一种可选的实施例中，所述半径rP满足:
Figure BDA0002209924000000031
其中u是取值于T-2/α和∞之间的变量。
在一种可选的实施例中，系统中每个小区的导频完全复用区域使用相同的导频。
在一种可选的实施例中，所述多小区协作的方式包括：按照有用信号的大尺度衰落和干扰信号大尺度衰落的比例最小化的原则，为不同小区中导频协作分配区域内的用户分配导频集合P2中的导频。
在一种可选的实施例中，所述有用信号的大尺度衰落和干扰信号大尺度衰落的比例最小化的原则满足公式：
Figure BDA0002209924000000032
其中i和j为小区编号，k和k’分别为小区i和小区j导频协作分配区域内的用户，<k,k'>表示满足用户k和用户k’使用正交导频，β表示大尺度衰落系数，UEi,k表示小区i的用户k，UEi,k’表示小区i的用户k’，UEj,k表示小区j的用户k，UEj,k’表示小区j的用户k’，BSi表示小区i的基站，BSj表示小区j的基站。
本发明的方法具有的优点是：将每个小区的用户分为导频完全复用区域的用户和多小区协作导频分配区域的用户两大类，导频完全复用区域的用户优先使用复用导频，有效降低导频污染对系统容量的影响；同时，导频完全复用区域的用户不需要根据大尺度衰落比例最小化原则分配导频，大大地降低了计算的复杂度。
附图说明
图1是本发明一实施例的大规模天线系统协作导频干扰抑制方法的流程图；
图2是本发明一实施例的多小区协作情况下的导频协作分配示意图。
具体实施方式
下面对本发明优选实施例作详细说明。
参见图1，本发明实施例描述了小区i和小区j内的导频干扰抑制方法。包括以下步骤：
S01、确定小区内的导频完全复用区域和导频协作分配区域。
本实施方式中，所述完全复用区域根据小区内事先设置的信噪比门限T、覆盖概率η、大尺度衰落系数α和小区密度λ计算确定，所述导频协作分配区域为所述完全复用区域外的区域。具体的，所述所述导频完全复用区域是以基站为中心，半径为rP的区域。其中，所述半径rP满足
Figure BDA0002209924000000041
其中u是变量，取值于T-2/α和∞之间。
S02、将导频集合划分为两个正交的部分，分别为对应于所述导频完全复用区域的集合P1和对应于所述导频协作分配区域的集合P2。
本实施例中，系统中每个小区的导频完全复用区域使用相同的导频。
S03、将集合P1中的导频分配给导频完全复用区域的用户，若集合P1中的导频数量小于导频完全复用区域的用户数量，则将集合P2中的导频分配给导频完全复用区域的剩余用户。
举例而言，请同时参阅图2，UEj,k'，如果UEj,k'与服务基站距离小于rP，则使用导频集合P1中的导频，如果P1中的导频已经分配完，则从P2中选取可用导频。如果UEj,k'与服务基站的距离大于，则使用P2中的频率。
S04将集合P2中的导频采用多小区协作的方式分配给导频协作分配区域的用户。
请同时参阅图2，本实施例中，所述多小区协作的方式是指对于处于小区i和小区j协作区域的用户k和用户k’，其中i，j是小区的编号，k和k’是用户的编号，按照有用信号的大尺度衰落和干扰信号大尺度衰落的比例最小化的原则，为用户k和用户k’分配导频集合P2中的导频；所述有用信号的大尺度衰落和干扰信号大尺度衰落的比例最小化的原则是指
Figure BDA0002209924000000051
其中<k,k'>表示满足右边式子的用户k和k’使用正交导频，β表示大尺度衰落系数，UEi,k表示小区i的用户k，UEi,k’表示小区i的用户k’，UEj,k表示小区j的用户k，UEj,k’表示小区j的用户k’，BSi表示小区i的基站，BSj表示小区j的基站。
本发明的大规模天线系统协作导频干扰抑制方法，将每个小区的用户分为导频完全复用区域的用户和多小区协作导频分配区域的用户两大类，导频完全复用区域的用户优先使用复用导频，有效降低导频污染对系统容量的影响；同时，导频完全复用区域的用户不需要根据大尺度衰落比例最小化原则分配导频，大大地降低了计算的复杂度。
采用多小区协作的方式为导频分配区域的用户按照有用信号的大尺度衰落和干扰信号大尺度衰落的比例最小化的原则分配导频，可以有效降低导频污染对误码率的影响。
当然，本技术领域中的普通技术用户应当认识到，以上实施例仅是用来说明本发明的，而并非作为对本发明的限定，只要在本发明的范围内，对以上实施例的变化、变型都将落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种大规模天线系统协作导频干扰抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
根据小区内预设的信噪比门限T、覆盖概率η、大尺度衰落系数α和小区密度λ计算导频完全复用半径rP，选取以所述小区的基站为中心，以所述导频完全复用半径rP为半径的区域作为导频完全复用区域，选取所述小区区域内除所述导频完全复用区域外的区域作为导频协作分配区域，其中，所述导频完全复用半径rP满足：
Figure FDA0003984690140000011
其中u是取值于T-2/α和∞之间的变量；将导频集合划分为两个正交的部分，分别为对应于所述导频完全复用区域的集合P1和对应于所述导频协作分配区域的集合P2；
将集合P1中的导频分配给导频完全复用区域的用户，若集合P1中的导频数量小于导频完全复用区域的用户数量，则将集合P2中的导频分配给导频完全复用区域的剩余用户；
在满足有用信号的大尺度衰落和干扰信号大尺度衰落的比例最小化原则的情况下，为所述小区在所述导频协作分配区域内的用户分配所述导频集合P2中的导频。
2.根据权利要求1所述的大规模天线系统协作导频干扰抑制方法，其特征在于，系统中每个小区的导频完全复用区域使用相同的导频。
3.根据权利要求1所述的大规模天线系统协作导频干扰抑制方法，其特征在于，所述有用信号的大尺度衰落和干扰信号大尺度衰落的比例最小化的原则满足公式：
Figure FDA0003984690140000012
其中i和j为小区编号，小区i的用户k’，UEj,k表示小区j的用户k，UEj,k’表示小区j的用户k’，BSi表示小区i的基站，BSj表示小区j的基站。
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