基于大规模天线阵的多长度导频机制研究-上海师范大学学报.PDFVIP

第 卷第 期 上海师范大学学报 自然科学版 年 月 基于大规模天线阵的多长度导频机制研究 尚瞡轩 俞 晖 罗汉文 上海交通大学 电子信息与电气工程学院上海 摘要 在基于时分双工的大规模天线阵系统中导频污染是阻碍实现高频谱效率高吞吐率 的最主要瓶颈之一传统的单长度导频机制使得用户受到所有相邻小区非正交导频序列用户 的干扰进而加重导频污染问题因此 提出一种新的多长度导频机制 使得目标小区 各用户的导频长度可以更加接近其最优导频长度从而减弱导频污染对系统的影响进而提升 吞吐率的目的首先利用仿真观察出系统内各用户最优导频长度的分布情况然 后基于多长度导频机制带来的不同长度导频间干扰与导频数据干扰给出一种可行的导频 设计准则和两种时分双工时序策略分别用于消除以上两类干扰实验结果表明相比于传统 单长度导频机制多长度导频机制在上行下行吞吐率上分别有与的提升 关键词 大规模天线 导频长度 时分双工 中图分类号 文献标志码 文章编号 概述 近年来大规模天线阵被看作为下一代移动通信方案的关键技术而被大家广泛讨 论 相比于传统大规模天线阵通过在基站端部署远多于用户数的天线获得用户信道的正交 性进而基站可以利用相同的时频资源服务各个移动用户极大地提升了频谱效率 同时基于用户 信道的正交性 简单的线性预编码例如最大比合并 就可以达到传统中使用复杂非线 性预编码的效果例如编码 实现大规模天线优势的前提是基站需要准确 知道各个用户的信道状态信息时分双工利用信道互惠性通过上行信道的导频序列基站可以 获得下行信道的状态信息并且序列的长度与基站天线数无关频分双工要求基站发送下行导频序列给 用户由于大规模天线的使用导频序列的长度成百倍地增加极大地限制了天线阵的扩展性因此时 分双工被认为是适合于大规模天线阵的双工方式但是由于相邻小区用户使用导频序列的非正交性 导频污染成为限制时分双工大规模天线阵的主要因素 针对导频污染问题已经有很多研究工作 采用了一种智能的导频分配机制来对抗导频污 染基站首先获得每个导频序列被污染的程度通过依次将被污染最严重的导频序列分配给信道质 量最好的用户的策略最大化最小信干噪比 利用多小区协同信号处理的方法减小导频污 染但其由于增加了基站之间信息交换而减弱了频谱效率 利用信道的统计协方差信息通过一个 贪婪的导频分配算法减弱导频污染但其受限于高复杂度的计算 采用一种非同步的时序设计能 有效地减弱导频污染但会受限于各个用户组非同步信息的获取所有减弱导频污染的方案都基于 等长导频序列忽略由于不同污染情况和自身信道质量以及不同用户的最优导频序列长度不同的 收稿日期 基金项目 国家科技重大专项 多模基带商用芯片研发 通信作者 俞 晖中国上海市闵行区东川路 号上海交通大学电子信息与电气工程学院邮编 上海师范大学学报 自然科学版 年 事实 基于仿真在导频污染的情况下本文作者指出用户的最优导频长度在几个值之间近 似于均匀分布多长度导频机制 的优势体现于此在传统方法中导频序列必须为同样的长度 因此几乎所有用户都要在自身最优导频长度与规定导频长度之间做平衡以得到最大化总吞吐率 通过支持多种长度的导频在系统中共存使得各个用户更好地接近其最优导频长度进而提升吞 吐率 多长度导频机制的挑战主要在于不同长度导频之间的非正交性导频 数据同时传输的相互干 扰对此一种可行的导频设计准则用于解决前者