CN113852453B - 一种结合导频分配和ap选择的联合优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法，适用于无小区大规模MIMO系统，属于通信技术领域。本发明包括如下步骤：步骤1、先根据导频复用次数n将整个系统划分为n+1个区域且每个区域的用户数基本相同。步骤2、根据用户到中心位置AP的距离排序，依次分配导频。步骤3、根据导频分配找出使用相同导频的用户，先根据二者之间距离的一半为半径画圆，初步筛选各自的服务AP，然后为用户增加一个在其周围的服务AP，若可以增加系统吞吐量则选择该AP；反之，不增加该服务AP。在设计实现无小区大规模天线系统的AP选择方案时，可以根据本发明提出的方法能有效避免导频污染对系统容量的影响，提高用户的服务质量。

Description

一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种无小区大规模MIMO系统中结合导频分配和AP选择的联合优化方法，以减少导频污染，提高系统吞吐量。
背景技术
随着科技的发展，人们对于通信体验的要求也不断提高，第五代(5G)移动通信系统相比于4G将给人们提供速度更快、覆盖更广、服务更稳定的通信世界。随着世界各国在推动5G商用的同时，也在初步开展6G技术的研发工作。与5G相比，6G将提供更高的传输速率以及更多的应用场景，为人们提供更加安全可靠的服务。为了满足更高的服务要求，提高系统的频谱效率、提高系统的吞吐量的无小区(cell-free)网络架构在未来移动通信研发中受到极大的关注。
无小区大规模MIMO(cell-free massive MIMO)系统是由分布式天线系统演化而来的，与之前的集中式大规模MIMO不同，无小区大规模MIMO将分布式和集中式大规模MIMO的优点结合起来，提出了“以用户为中心”的思想，通过部署大量的分布式接入点(accesspoints,APs)，在同一时频资源为所有的用户提供服务，有效地减小了用户到AP之间的距离，从而降低路径损耗，大大提升用户体验。然而，如果距离比较近的用户使用相同的导频时，则会造成严重的导频污染。严重的导频污染将会大大地影响整个系统的性能，因此需要减小导频污染。同时并不是所有的AP都能提高良好的服务，有必要筛选出服务质量好的AP。
因此，本发明中，提出一种无小区大规模MIMO系统中结合导频分配和AP选择的联合优化方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法，一种无小区大规模MIMO系统中结合导频分配和AP选择的联合优化方法。本发明先对整个区域进行划分，给每个区域的用户分配导频集合，然后根据导频分配结果，对服务AP进行选择，提出一种结合导频分配策略的AP选择方案来减少干扰，提高系统吞吐量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括如下步骤：
步骤(1)：区域划分：
根据系统的可用导频集合Ω中的正交导频数量P和系统总用户数T确定导频复用次数n。根据导频复用次数n，将系统的中心位置的一个AP，记为AP0；以AP0为圆心，对系统按照同心圆的方式进行区域划分，得到的区域分别记作：区域A1、区域A2，...，区域An+1。
步骤(2)：导频分配：
区域A1、区域A2，...，区域An+1中的用户复用同一个导频集合Ω中的导频。进一步地，区域Ai中的用户使用的导频根据用户与AP0的距离大小，从小到大依次分配导频集合Ω中的导频Φ1,Φ2,…,Φp，其中i＝1,2,...,n+1。
步骤(3)：AP选择：
对参考用户UE1，选择距离小于d/2的AP为其提供服务。其中，d表示参考用户UE1和UE2的距离，UE2是与UE1距离最近的同导频用户；
步骤(4)：为参考用户UE1增加一个在其周围的服务AP，比较增加该AP之前和增加该AP之后，系统吞吐量的变化；如果增加服务AP后，系统吞吐量也增加了，则添加该服务AP，并重复步骤(4)。反之，不增加该服务AP并结束步骤(4)。
本发明有益效果如下：
本发明能够有效减少因距离近的用户分配相同导频而造成的导频污染，并且对AP进行筛选能减少能量消耗，同时提高用户的服务质量。
附图说明
图1是实施例1中根据导频复用次数n对整个系统区域划分图；
图2是实施例1中对于相同导频用户经过AP选择最终结果图。
其中图a是未对AP进行筛选，图b是进行筛选。
图3是本发明实现步骤的流程图。
具体实施方式
根据本发明的基本构思，在为无小区大规模MIMO系统中的用户分配无线资源时，首先确定整个系统的区域划分，根据用户到中心AP0的距离排序来分配导频，使得相同导频的用户距离尽可能大。然后根据相同导频用户距离的一半选择出各自的服务AP。如图1、图2所示，根据本发明的一种无小区大规模MIMO系统中结合导频分配和AP选择的联合优化方法，具体步骤如下：
步骤(1)：区域划分：根据系统的可用导频集合Ω中的正交导频数量P和系统总用户数T确定导频复用次数n。根据导频复用次数n，以系统的中心位置的一个AP，记为AP0，以AP0为圆心，对系统按照同心圆的方式进行区域划分，得到的区域分别记作：区域A1、区域A2，...，和区域An+1。
步骤(2)：导频分配：区域A1、区域A2，...，和区域An+1中的用户复用同一个导频集合Ω中的导频。进一步地，区域Ai中的用户使用的导频根据用户与AP0的距离大小，从小到大依次分配导频集合Ω中的导频Φ1,Φ2,...,和Φp。
步骤(3)：AP选择：对参考用户UE1，选择距离UE1小于d/2的AP为其提供服务。其中，d表示UE1和UE2的距离，UE2是与UE1距离最近的同导频用户；
步骤(4)：为参考用户UE1增加一个在其周围的服务AP，比较增加该AP之前和增加该AP之后，系统吞吐量的变化；如果增加服务AP之后，系统吞吐量增加了δ(其中δ>0)，则添加该服务AP，并重复步骤(4)。反之，如果增加某个服务AP之后，系统吞吐量的增加量小于δ，则不增加该服务AP并结束步骤(4)。
本发明中的AP和用户可以是单天线也可以是多天线，吞吐量的增加量δ，可以是任何正数，也可以由系统性能和计算复杂度决定。
步骤(1)中所述的复用次数n由正交导频数量P和系统总用户数T决定，其中，n＝[T/P]-1，[T/P]代表大于或等于T/P的最小整数。
步骤(1)中所述的区域A1、区域A2，...，和区域An+1中的用户数基本相同，且都不大于正交导频数P。
步骤(3)中所述的对UE1的AP选择方法，也应用于系统中的其他用户。
步骤(4)中所述的增加一个在其周围的服务AP，这个AP不能来自于UE2的服务AP集合。
步骤(4)中所述的δ，可以是任何正数，也可以由系统性能和计算复杂度决定。
所述的AP可以是单天线也可以是多天线。
所述的用户可以是单天线也可以是多天线。
实施例1
下面参照附图1-3并结合实施例来描述本发明的无小区大规模MIMO系统中结合导频分配和AP选择的联合优化方法。
图1和图2示分别意了根据本发明为整个系统区域的划分图和导频分配及AP选择示意图，先根据区域中的用户到中心AP0的距离来给每个用户依次分配导频，这样可以减小导频污染。再对相同导频用户进行AP选择，进一步减小干扰。利用本发明提出的方法，根据用区域划分给用户分配导频以及对用户进行AP选择，从而有效地减轻无小区大规模天线系统的导频污染问题。
步骤(1)：区域划分：根据系统的可用导频集合Ω中的正交导频数量P和用户数量确定导频复用次数。如果根据计算得到导频复用次数为2，则以系统的中心位置的一个AP，记为AP0，以AP0为圆心，对系统按照同心圆的方式进行区域划分，得到的区域分别记作：区域A1，区域A2和区域A3。
步骤(2)：导频分配：区域A1、区域A2和区域A3中的用户复用同一个导频集合Ω中的导频。进一步地，区域Ai中的用户使用的导频根据用户与AP0的距离大小，从小到大依次分配导频集合Ω中的导频Φ1,Φ2,...,和Φp，其中i＝1,2，3。比如：区域Ai用户1距离AP0最近，分配导频Φ1；用户2次之，分配导频Φ2；直到该区域的用户都分配到导频为止。
步骤(3)：AP选择：对参考用户UE1，选择距离UE1小于d/2的AP为其提供服务。其中，d表示UE1和UE2的距离，UE2是与UE1距离最近的同导频用户；
步骤(4)：为参考用户UE1增加一个在其周围的服务AP，比较增加该AP之前和增加该AP之后，系统吞吐量的变化；如果增加服务AP之后，系统吞吐量增加了，则添加该服务AP，并重复步骤(4)。反之，如果增加某个服务AP之后，系统吞吐量没有增加，则不增加该服务AP并结束步骤(4)。

Claims (6)

1.一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：区域划分：
根据系统的可用导频集合Ω中的正交导频数量P和系统总用户数T确定导频复用次数n；根据导频复用次数n，将系统的中心位置的一个接入点，记为AP0；以AP0为圆心，对系统按照同心圆的方式进行区域划分，得到的区域分别记作：区域A1、区域A2，...，区域An+1；
步骤(2)：导频分配：
区域A1、区域A2，...，区域An+1中的用户复用同一个导频集合Ω中的导频；进一步地，区域Ai中的用户使用的导频根据用户与AP0的距离大小，从小到大依次分配导频集合Ω中的导频Φ1,Φ2,…,Φp，其中p＝1,2,...,n+1；
步骤(3)：AP选择：
对参考用户UE1，选择距离小于d/2的AP为其提供服务；其中，d表示参考用户UE1和UE2的距离，UE2是与UE1距离最近的同导频用户；
步骤(4)：为参考用户UE1增加一个在其周围的服务AP，比较增加该AP之前和增加该AP之后，系统吞吐量的变化；如果增加服务AP后，系统吞吐量增加了δ，所述δ为正数，则添加该服务AP，并重复步骤(4)；反之，不增加该服务AP并结束步骤(4)。
2.根据权利要求1所述的一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法，其特征在于，步骤(1)中所述的导频复用次数n由T和P决定，其中，n＝[T/P]-1，[T/P]代表大于或等于T/P的最小整数。
3.根据权利要求1所述的一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法，其特征在于，步骤(1)中所述的区域A1、区域A2，...，区域An+1中的用户数相同，且都不大于正交导频数量P。
4.根据权利要求1所述的一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法，其特征在于，步骤(3)中对参考用户UE1的AP选择方法，也应用于系统中的其他用户。
5.根据权利要求1所述的一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法，其特征在于，步骤(4)中所述的增加一个在其周围的服务AP，该增加的AP不能来自于UE2的服务AP集合。
6.根据权利要求1所述的一种结合导频分配和AP选择的联合优化方法，其特征在于，其中步骤(4)中所述的δ由系统性能和计算复杂度决定。
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