【摘 要】
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大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）技术利用多径传播来提高系统吞吐量和能量效率,成为了第五代移动通信网络中最有前途的关键传输技术之一。但是在时分双工模式下,受限于信道相干时间,导频数量有限,不同小区的用户间导频复用产生的导频污染严重影响了大规模MIMO系统性能的发挥。因此,如何在有限的导频资源下设计可靠的导频污染抑制算法是研究的重点和难点。针
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大规模多输入多输出（Multiple Input Multiple Output,MIMO）技术利用多径传播来提高系统吞吐量和能量效率,成为了第五代移动通信网络中最有前途的关键传输技术之一。但是在时分双工模式下,受限于信道相干时间,导频数量有限,不同小区的用户间导频复用产生的导频污染严重影响了大规模MIMO系统性能的发挥。因此,如何在有限的导频资源下设计可靠的导频污染抑制算法是研究的重点和难点。针对以上问题,论文从导频分配方法的角度出发,设计可行有效的导频污染抑制方案,提高大规模MIMO系统性能。主要工作和内容如下:（1）多小区场景下用户受相邻小区间复用用户的干扰较严重,导致基站接收到的用户信道状态信息（Channel Status Information,CSI）不够准确。针对这一问题,论文提出一种联合用户位置和软导频复用的导频分配算法。根据用户和基站之间的距离以及用户到达角（Angle of Arrival,Ao A）信息设计干扰度量函数,建立所有小区所有用户之间的干扰矩阵。通过比较用户干扰度量值与干扰阈值将用户划分成为外部区域用户和内部区域用户。考虑到小区外部区域用户信道条件不佳,受到小区间干扰较严重的情况,为其分配正交导频;对于内部区域用户,根据所构建的干扰矩阵进行动态导频分配。最后利用基于离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform,DFT）的信道估计频域后处理方法,消除与目标用户Ao A不重叠的复用用户的干扰。仿真结果表明所提算法在保证用户公平性的同时,还提高了CSI的准确性,从而提升系统性能。（2）大规模MIMO系统中通常假定用户上行导频发射功率相等,这没有利用每个用户功率控制的潜力,导致用户上行频谱效率未达到最优。针对这一问题,论文提出一种联合导频功率控制的图着色导频分配方法。通过建立优化模型,推导用户信干噪比表达式,将优化问题分解成导频分配和功率控制两个部分。对于导频分配,根据图着色理论和用户的Ao A信息构造干扰图,并利用贪婪算法来为用户选择最佳导频。对于导频功率控制,证明了它是一个凸优化问题并通过拉格朗日乘子法来解决该问题以获得系统中所有用户的最优导频功率矩阵。仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。
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