多天线系统导频分配方法及导频分配装置制造方法
【专利摘要】本发明实施例中提供了一种多天线系统导频分配方法及导频分配装置。所述方法包括：至少根据每个小区的用户数量确定待分配的导频数量及训练周期数量；根据所述导频数量及训练周期数量确定所述每个小区的导频分配方案；所述确定所述每个小区的导频分配方案包括：确定为第l个小区的各用户分配的每个训练周期所用的导频，并在每个训练周期中，将所述第l个小区的至少第k个用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户。本发明实施例的方法及装置通过在每个训练周期将分配给期望用户的导频分配给不同的用户，能够将连续几个不同训练周期内的导频污染随机化，为之后进行准确的信道估计提供基础。
【专利说明】多天线系统导频分配方法及导频分配装置
【技术领域】
[0001] 本申请涉及多天线系统【技术领域】，尤其涉及一种多天线系统导频分配方法及导频 分配装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，多天线系统已经从理论研究阶段转到在现代无线蜂窝系统中的大规模应 用。在当今的无线通信领域，无论是在实际系统中还是在理论研究中，小区间的干扰早已经 成为一个瓶颈，这个瓶颈严重限制了通信系统的信道容量和吞吐率。为了减少小区间干扰， 目前的研究热点是多用户多入多出（ΜΙΜΟ,Multiple-Input Multiple-Output)干扰对齐技 术，以及协作网络。这些技术已经被证明可以有效减少小区间干扰。然而，面对呈指数增长 的数据量，包括无线电话业务，以及不断增长的无线数据需求，这些技术并不能从根本上带 来系统容量的飞跃，也无法满足用户的需求。
[0003] 大规模MMO (Massive ΜΜ0)是在基站安装大量天线以提高空间分辨率以及天线 阵列增益的新型技术，该技术以较低的功耗提供了较高的数据率，使得频谱利用率达到了 空前的水平，因此成为了第五代蜂窝网络非常有潜力的候选技术。
[0004] 大规模ΜΙΜΟ的主要问题是瞬时信道状态信息（CSI，Channel State Information) 的获取。在这种无线传输方案中，基站端有数量巨大的低功率小天线，天线数目远远超过同 时调度的单天线用户数量。大规模ΜΙΜ0可以使无线通信系统达到很高的吞吐率，当基站的 天线数趋近于无穷，信道容量应该是无限大。但是在实际应用的场景中，这并不成立。唯 一的限制因素就是导频污染（Pilot Contamination)。在具有理想的信道互易性的时分复 用（TDD, Time-Division Duplex)系统中，可通过上行导频辅助训练获得CSI。由于有限长 度的相干时间，可用的正交导频序列的数量是有限的。因此，在几个小区之间将复用导频序 列，相邻小区的用户发送相同的导频序列将导致基站进行信道估计的结果并非期望用户和 基站之间的信道，而是被其他小区的用户发送的训练序列污染之后的估计。由于天线的数 量趋近于无穷，导频污染成为系统性能（下行传输性能）的瓶颈。
【发明内容】
[0005] 本申请的目的在于提供一种多天线系统导频分配方案。
[0006] 根据本申请的第一方面，提供一种多天线系统导频分配方法，所述系统中包括L 个小区，每个小区包括具有Μ根天线的基站以及K个单天线用户，所述方法包括：
[0007] 至少根据每个小区的用户数量确定待分配的导频数量及训练周期数量；
[0008] 根据所述待分配的导频数量及所述训练周期数量确定所述每个小区的导频分配 方案；
[0009] 所述确定所述每个小区的导频分配方案包括：
[0010] 确定为第1个小区的各用户分配的每个训练周期所用的导频，并在每个训练周期 中，将所述第1个小区的至少第k个用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户；
[0011] 其中，L、M、以及 K 均为正整数，1 = (0,…，L-l)，k= (0,…，κ-l)。
[0012] 根据本申请的第二方面，提供一种多天线系统导频分配方法，所述系统中包括L 个小区，每个小区包括具有Μ根天线的基站以及Κ个单天线用户，所述方法包括：
[0013] 根据所述系统中第1个小区的导频分配方案，确定至少第j个小区的导频分配方 案；
[0014] 按照所述至少第j个小区的导频分配方案调度所述至少第j个小区的用户的上行 训练；
[0015] 其中，所述确定至少第j个小区的导频分配方案中：
[0016] 在每个训练周期中，将已分配给所述第1个小区的至少第k个用户的导频分配给 所述至少第j个小区的不同用户；
[0017] 且其中，L、M、以及 K 均为正整数，k = (0, ...，κ-1)，1 = (0, ...，L-1)，j = (0,... ，L-l), j 关 1。
[0018] 根据本申请的第三方面，提供了一种多天线系统导频分配装置，所述系统中包括L 个小区，每个小区包括具有Μ根天线的基站以及K个单天线用户，所述装置包括：
[0019] 一第一确定模块，用于至少根据每个小区的用户数量确定待分配的导频数量及训 练周期数量；
[0020] 一第二确定模块，用于根据所述待分配的导频数量及所述训练周期数量确定所述 每个小区的导频分配方案；
[0021] 所述确定所述每个小区的导频分配方案包括：
[0022] 确定为第1个小区的各用户分配的每个训练周期所用的导频，并在每个训练周期 中，将所述第1个小区的至少第k个用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户；
[0023] 其中，L、M、以及K 均为正整数，1 = (0,…，L_l)，k= (0,…，K-1)。
[0024] 根据本申请的第四方面，提供了一种多天线系统导频分配装置，所述系统中包括L 个小区，每个小区包括具有Μ根天线的基站以及K个单天线用户，所述装置包括：
[0025] -第三确定模块，用于根据所述系统中第1个小区的导频分配方案，确定至少第j 个小区的导频分配方案；
[0026] -调度模块，用于按照所述至少第j个小区的导频分配方案调度所述至少第j个 小区的用户的上行训练；
[0027] 其中，所述确定至少第j个小区的导频分配方案中：
[0028] 在每个训练周期中，将已分配给所述第1个小区的至少第k个用户的导频分配给 所述至少第j个小区的不同用户；
[0029] 且其中，L、M、以及 K 均为正整数，k = (0, "'K-l)，1 = (0, "'L-l)，j = (0,… ，L-l), j 关 1。
[0030] 本申请实施例的方法及装置通过在每个训练周期将分配给期望用户的导频分配 给不同的用户，能够将连续几个不同训练周期内的导频污染随机化，为之后进行准确的信 道估计提供基础。
【专利附图】
【附图说明】
[0031] 图1是本申请第一种实施例的多天线系统导频分配方法的流程图；
[0032] 图2是本申请第二种实施例的多天线系统导频分配方法的流程图；
[0033] 图3是本申请第一种实施例的多天线系统导频分配装置的第一种实现方式的框 图；
[0034]图4是本申请第一种实施例的多天线系统导频分配装置的第二种实现方式的框 图；
[0035] 图5是本申请第二种实施例的多天线系统导频分配装置的第一种实现方式的框 图；
[0036] 图6是本申请第二种实施例的多天线系统导频分配装置的第二种实现方式的框 图；
[0037] 图7是本申请第二种实施例的多天线系统导频分配装置的第三种实现方式的框 图；
[0038] 图8是本申请各实施例的一种应用场景示意图；
[0039] 图9为图8所示的实例中导频分配示意图；
[0040] 图10是本申请第一种实施例的多天线系统导频分配装置的第三种实现方式的框 图；
[0041] 图11是本申请第二种实施例的多天线系统导频分配装置的第四种实现方式的框 图。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图（若干附图中相同的标号表示相同的元素）和实施例，对本申请的
【具体实施方式】作进一步详细说明。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范 围。
[0043] 本领域技术人员可以理解，本申请中的"第一"、"第二"等术语仅用于区别不同步 骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
[0044] 本申请各实施例提供了一种多天线系统的新的信道估计方案，多天线系统指具有 无穷多或大规模数量的天线的0FDM系统，该系统具有L个小区，每个小区由一个具有Μ根 天线的基站和Κ(Κ彡Μ)个单天线用户组成，L、M、K均为正整数。对于任一小区的基站，其 覆盖范围内的用户称为期望用户，期望用户与该基站之间的信道称为期望信道；与期望用 户复用导频的其他小区用户称为干扰用户，干扰用户与该基站之间的信道称为干扰信道。 在这样的多天线系统中，期望信道和干扰信道均为具有稀疏特性的多径信道。由于期望信 道和干扰信道的各多径分量在稀疏信道中很难以同样的时延到达接收侧（基站），期望信 道的多径分量和干扰信道的多径分量在时域上是可分的，此外，由于信道在角度上的色散， 信号通过信道的每条径到达天线的角度也不同，因此，期望信道的多径分量和干扰信道的 多径分量在角度域上也是可分的，如果信道的每条径的延迟（包括时域以及角度域）是已 知的，可从被污染的信道估计中抽取期望的多径分量，进而实现消除导频污染的准确的信 道估计。但是，无论以何种方式获取期望信道的每条径的延迟并抽取期望的多径分量，其所 抽取多径分量的基础也是被污染的，信道估计的准确性有限。因此，本申请各实施例通过随 机化几个连续的训练周期内的污染来提高信道估计的准确性。
[0045] 本申请第一种实施例的多天线系统导频分配方法用于确定整个系统的导频分配 方案。如图1所示，本实施例的方法包括：
[0046] S120.至少根据每个小区的用户数量确定待分配的导频数量及训练周期数量。
[0047] 系统所用导频已为预先设计好的，在本申请各实施例的方法中，仅考虑如何能够 进行准确的信道估计而分配这些待分配的导频。"训练周期"指用户通过上行导频进行信道 训练的周期，也即用户每发一次上行导频信号的时间间隔。在本申请各实施例的方法中，根 据所述训练周期数量的导频信号，足够得到准确的信道估计。
[0048] S140.根据所述待分配的导频数量及所述训练周期数量确定所述每个小区的导频 分配方案。具言之，所述确定所述每个小区的导频分配方案包括：分配给相同的小区内的用 户的导频正交；不同的小区内的用户复用导频；此外，确定为第1个小区的各用户分配的每 个训练周期所用的导频，并在每个训练周期中，将所述第1个小区的至少第k个用户的导频 分配给所述系统中其他小区的不同用户；
[0049] 其中，1 = (0,…，L-l), k = (0,…，K-1)。
[0050] 换句话说，本实施例的方法通过在每个训练周期将分配给期望用户（第1个小区 的至少第k个用户）的导频分配给不同的用户，将连续几个不同训练周期内的导频污染随 机化，为之后进行准确的信道估计提供基础。
[0051] 在一种可能的实现方式中，该多天线系统的各小区中用户数量最多的小区内包 括κ_个用户，用Γ表示导频数量，用B表示训练周期数量，则Γ为不小于K max的质数， B彡Kmax。优选地，如果Kmax为质数，取Γ = Kmax，若Kmax不为质数，则Γ取略大于Kmax的质 数。
【权利要求】
1. 一种多天线系统导频分配方法，其特征在于，所述系统中包括L个小区，每个小区包 括具有Μ根天线的基站以及K个单天线用户，所述方法包括： 至少根据每个小区的用户数量确定待分配的导频数量及训练周期数量； 根据所述待分配的导频数量及所述训练周期数量确定所述每个小区的导频分配方 案； 所述确定所述每个小区的导频分配方案包括： 确定为第1个小区的各用户分配的每个训练周期所用的导频，并在每个训练周期中， 将所述第1个小区的至少第k个用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户； 其中，L、M及K均为正整数，1 = (0,…，L-l)，k= (0,…，K-1)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待分配的导频数量Γ为不小于Kmax 的质数，Kmax表示所述系统中用户最多的小区的用户数量； 所述训练周期数量B<Kmax。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定所述每个小区的导频分配方案 中，通过循环移位的方式为每个小区的用户分配导频。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述每个小区的导频分配方案 中，按照下式为每个小区的用户分配导频：
其中，&表示第1个小区的导频分配矩阵，&的第[b，k]个元素表示第1个小区的第k 个用户在第b个训练周期内所分配的导频对应的索引，b = (0,…，B-1)。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述每个小区的导 频分配方案中： 分配给相同的小区内的用户的导频正交；不同的小区内的用户复用导频。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 发送所述确定的导频分配方案。
7. -种多天线系统导频分配方法，其特征在于，所述系统中包括L个小区，每个小区包 括具有Μ根天线的基站以及K个单天线用户，所述方法包括： 根据所述系统中第1个小区的导频分配方案，确定至少第j个小区的导频分配方案； 按照所述至少第j个小区的导频分配方案调度所述至少第j个小区的用户的上行训 练； 其中，所述确定至少第j个小区的导频分配方案中： 在每个训练周期中，将已分配给所述第1个小区的至少第k个用户的导频分配给所述 至少第j个小区的不同用户； 且其中，L、M、及K 均为正整数，k = (0,…，K-l)，1 = (0,…，L-l)，j = (0, ...，L-1)， j关1。
8. 根据权利要求7的方法，其特征在于，所述方法还包括： 确定待分配的导频数量及训练周期数量。
9. 根据权利要求8的方法，其特征在于，至少根据每个小区的用户数量确定所述待分 配的导频数量及所述训练周期数量。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述待分配的导频数量Γ为不小于Kmax 的质数，Kmax表示所述每个小区中最大的用户数量； 所述训练周期数量B<Kmax。
11. 根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述确定至少第j个小区的导频分配方 案中，通过循环移位的方式为每个小区的用户分配导频。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定至少第j个小区的导频分配方 案中，按照下式为所述至少第j个小区中的每个小区的用户分配导频：
其中，A」表示所述第j个小区的导频分配矩阵，A」的第[b，k]个元素表示第j个小区 的第k个用户在第b个训练周期内所分配的导频对应的索引，b = (0,…，B-1)。
13. 根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括： 发送所述确定的所述至少第j个小区的导频分配方案。
14. 一种多天线系统导频分配装置，其特征在于，所述系统中包括L个小区，每个小区 包括具有Μ根天线的基站以及K个单天线用户，所述装置包括： 一第一确定模块，用于至少根据每个小区的用户数量确定待分配的导频数量及训练周 期数量； 一第二确定模块，用于根据所述待分配的导频数量及所述训练周期数量确定所述每个 小区的导频分配方案； 所述确定所述每个小区的导频分配方案包括： 确定为第1个小区的各用户分配的每个训练周期所用的导频，并在每个训练周期中， 将所述第1个小区的至少第k个用户的导频分配给所述系统中其他小区的不同用户； 其中，L、M、以及K均为正整数，1 = (0,…，L-l)，k= (0,…，K-1)。
15. 根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一确定模块所确定的所述导频 数量K'为不小于Kmax的质数，K max表示所述系统中用户最多的小区的用户数量； 所述训练周期数量B<Kmax。
16. 根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块通过循环移位的方 式为每个小区的用户分配导频。
17. 根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块按照下式为每个小 区的用户分配导频：
其中，&表示第1个小区的导频分配矩阵，&的第[b，k]个元素表示第1个小区的第k 个用户在第b个训练周期内所分配的导频对应的索引，b = (0,…，B-1)。
18. 根据权利要求14至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二确定模块分配 给相同的小区内的用户的导频正交；不同的小区内的用户复用导频。
19. 根据权利要求14至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 一发送模块，用于发送所述确定的导频分配方案。
20. -种多天线系统导频分配装置，其特征在于，所述系统中包括L个小区，每个小区 包括具有Μ根天线的基站以及K个单天线用户，所述装置包括： 一第三确定模块，用于根据所述系统中第1个小区的导频分配方案，确定至少第j个小 区的导频分配方案； 一调度模块，用于按照所述至少第j个小区的导频分配方案调度所述至少第j个小区 的用户的上行训练； 其中，所述确定至少第j个小区的导频分配方案中： 在每个训练周期中，将已分配给所述第1个小区的至少第k个用户的导频分配给所述 至少第j个小区的不同用户； 且其中，L、M、以及 K 均为正整数，k = (0,…，K-l)，1 = (0,…，L-l)，j = (0,…，L-1)， j关1。
21. 根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 一第四确定模块，用于确定待分配的导频数量及训练周期数量。
22. 根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述第四确定模块至少根据每个小区 的用户数量确定所述待分配的导频数量及所述训练周期数量。
23. 根据权利要求22所述的装置，其特征在于，所述第四确定模块确定的所述待分配 的导频数量K'为不小于Kmax的质数，K max表示所述每个小区中最大的用户数量； 所述训练周期数量B<Kmax。
24. 根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块通过循环移位的方 式为所述至少第j个小区中的每个小区的用户分配导频。
25. 根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第三确定模块按照下式为所述至 少第j个小区中的每个小区的用户分配导频：
其中，A」表示所述第j个小区的导频分配矩阵，A」的第[b，k]个元素表示第j个小区 的第k个用户在第b个训练周期内所分配的导频对应的索引，b = (0,…，B-1)。
26.根据权利要求20至25中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括： 一发送模块，用于发送所述确定的所述至少第j个小区的导频分配方案。
【文档编号】H04B7/04GK104158644SQ201410419932
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】陈致霖, 杨晨阳, 黄伟才 申请人:北京智谷睿拓技术服务有限公司