[发明专利]大规模多天线系统中基于并行抵消的高效导频方法

摘要

本发明公开了基于并行抵消的大规模多输入多输出系统导频方法，步骤1）根据慢衰落系数值从大到小排列用户；步骤2）基站对第一个用户进行信道估计；步骤3）基站得到第一个用户数据估计值并抵消干扰，得到第二个用户信道估计值；步骤4）基站得到其他用户数据估计值并抵消干扰，获得各用户信道估计值；步骤5）进行上行数据传输；步骤6)进行下行数据传输；步骤7）下一个相干时间，基站得到所有用户信道估计值并进行上下行数据传输；步骤8)接下来的相干时间，若基站清空原有的信道估计值，则返回步骤2），否则重复步骤7），完成相干时间传输过程。该方法利用不同用户信道间近似正交特性，实现干扰抵消，提升系统总体数据传输性能。

主权项

1.一种基于并行抵消的大规模多输入多输出系统导频方法，其特征在于，该导频方法包括以下过程：步骤1）小区中有一个基站和K个用户，用g_k＝[g_1k,g_2k,...,g_Mk]^T表示小区中第k个用户到基站的复传输矢量，其中，M为基站的天线总数，k＝1、2、3…K，小区中第k个用户终端到基站的第m根天线的复传输系数为g_mk，m为正整数，且1≤m≤M，h_mk表示小区中第k个用户终端到基站的第m根天线的复快衰落因子，β_k表示小区中第k个用户终端到基站的慢衰落系数；用户采用长时估计方法获得慢衰落系数β_k；根据慢衰落系数β_k的值，从大到小排列小区中的所有用户，形成用户序列；步骤2）基站首先进行信道估计，在第一个相干时间，第一个用户传输导频时，其他用户不进行数据传输，基站对第一个用户进行最小均方误差信道估计，得到第一个用户的信道估计值其中，表示第一个相干时间内第一个用户传输导频时，基站的接收信号，ρ_p表示导频信噪比，表示第一个用户传输的上行导频，表示的共轭，β₁表示小区中第一个用户终端到基站的慢衰落系数；步骤3）第二个用户传输导频时，第一个用户同时传输上行数据，其他用户仍然静止，基站利用式（1）计算出第一个用户传输的数据信息估计值q^1=(g^11)HY21/ρr||g^11||2]]>   式（1）式（1）中，表示第一个相干时间内第二个用户传输导频时，基站的接收信号；ρ_r表示上行链路信噪比，表示的共轭转置。基站从接收信号中抵消第一个用户的干扰，然后进行最小均方误差信道估计，得到第二个用户的信道估计值其中，是第二个用户传输的上行导频，表示的共轭，β₂表示小区中第二个用户终端到基站的慢衰落系数，表示第一个相干时间基站从接收信号中抵消掉第一个用户干扰后剩余的干扰和白噪声的方差，步骤4）基站按照步骤1）的用户序列，对排在第二个用户以后的每个用户，依次进行用户数据干扰抵消，并对所有用户完成信道估计，获得各用户的信道估计值其中，表示第一个相干时间内第k个用户传输上行导频时，基站的接收信号；表示第一个相干时间内，第t个用户的信道估计值，表示第t个用户上行传输数据的估计值，表示的共轭转置；表示第k个用户传输的上行导频，表示的共轭，β_k表示小区中第k个用户终端到基站的慢衰落系数，表示第一个相干时间基站从接收信号中抵消掉第k个用户以外的其他用户干扰后剩余的干扰和白噪声的方差，表示第一个相干时间第t个用户的信道估计值的误差的方差，β_t表示小区中第t个用户终端到基站的慢衰落系数，表示第一个相干时间基站从接收信号中抵消掉第t个用户以外的其他用户的干扰后剩余的干扰和白噪声的方差；步骤5）在完成各用户的信道估计后，根据相应的上下行链路配置进行数据传输，基站接收上行数据时，按照式（2）得到第k个用户的上行数据估计值a^k=1ρr||g^k1||2y‾k]]>   式（2）式（2）中，y‾k=(g^k1)H(ρrΣj=1Kgjaj+n),]]>表示第一个相干时间内第k个用户信道估计值的共轭转置，a_j表示第j个用户发送的上行数据，g_j表示第j个用户信道值，n表示加性高斯白噪声；步骤6)进行下行数据传输：基站按照式（3）得到对应第k个用户的下行数据估计值s^k=xkρf||g^k1||]]>   式（3）式（3）中，x_k是第k个用户接收到的信号，xk=ρfgkHpksk+ρfΣj=1,j≠kKgkHpjsj+nk,]]>s_k表示对应第k个用户的下行数据，p_k表示第k个用户的预编码矢量，表示基站到第k个用户的下行信道值，p_j表示第j个用户的预编码矢量，表示第一个相干时间内基站对第j个用户的信道估计值；s_j表示对应第j个用户的下行数据，ρ_f是下行链路信噪比，n_k是加性高斯白噪声；步骤7）在下一个相干时间内，每个用户传输导频时，小区内其他用户同时进行上行数据传输，第k个用户传输导频时，基站利用式（4）计算出第t个用户传输的数据估计值q^t=(g^t2)HYk2/ρr||g^t2||2,1≤t≤k-1q^t=(g^t1)HYk2/ρr||g^t1||2,k<t≤K]]>式（4）其中，K表示小区内用户总数，表示第一个相干时间内第t个用户的信道估计值，表示的共轭转置,表示第二个相干时间内第t个用户的信道估计值，表示的共轭转置,表示第二个相干时间内第k个用户进行信道估计时，基站的接收信号。基站从接收信号中抵消掉第k个用户以外的其他用户的干扰，然后进行最小均方误差信道估计，得到第k个用户的信道估计值其中，表示第二个相干时间内基站从接收信号中抵消掉第k个用户以外的其他用户的干扰后剩余的干扰和白噪声的方差,σNk22=1+ρrΣt=1k-1σϵt22+ρrΣt=k+1Kσϵt12,]]>表示第一个相干时间第t个用户的信道估计值的误差的方差，表示第二个相干时间第t个用户的信道估计值的误差的方差，i=1,2；β_t表示小区中第t个用户终端到基站的慢衰落系数，表示第一个相干时间内基站从接收信号中抵消掉第t个用户以外的其他用户的干扰后剩余的干扰和白噪声的方差，表示第二个相干时间内基站从接收信号中抵消掉第t个用户以外的其他用户的干扰后剩余的干扰和白噪声的方差，信道估计完成后，重复步骤5）和步骤6），直至当前相干时间结束，完成上下行链路数据传输；步骤8)在接下来的相干时间内，如果基站清空原有的信道估计值，则返回步骤2），否则重复步骤7），完成剩下的相干时间内信道估计和上下行链路数据传输过程，直至完成所有相干时间内的信道估计和上下行链路数据传输。