CN114978267A - 去蜂窝***导频分配方法及装置 - Google Patents

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CN114978267A CN202210481863.XA CN202210481863A CN114978267A CN 114978267 A CN114978267 A CN 114978267A CN 202210481863 A CN202210481863 A CN 202210481863A CN 114978267 A CN114978267 A CN 114978267A
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谷慧敏
李重
周世东
宋雨欣
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Abstract

本申请涉及无线通信网络技术领域，特别涉及一种去蜂窝***导频分配方法及装置，其中，方法包括：获取去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息；推导每个下行用户设备的SINR，并根据每个下行用户设备的SINR得到每个用户设备的下行可达数据速率；基于本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果。由此，解决了相关技术中随着用户数量的迅速增加，造成相干间隔内正交导频资源不足，导致非正交导频污染和导频分配失衡，进而影响下行和速率***能效，降低***性能等问题。

Description

去蜂窝***导频分配方法及装置
技术领域
本申请涉及无线通信网络技术领域，特别涉及一种去蜂窝***导频分配方法及装置。
背景技术
相关技术中，去蜂窝大规模MIMO(Mulitiple Input Multiple Output，多输入多输出)作为6G网络的关键候选技术之一，它结合了分布式***和大规模MIMO的优点，引入“以用户为中心”的思想，减小AP(Access Point，天线的接入点)与UE(User Equipment，用户设备)距离，获得空间宏分集增益，降低路径损耗，但是，在信息理论分析、信号处理技术和无线资源管理等方面均不同于传统大规模MIMO，这也引入了新的问题和挑战。
然而，相关技术中，随着用户数量的迅速增加，造成相干间隔内正交导频资源不足，从而导致非正交导频污染、导频分配失衡等问题，严重影响***的性能，急需对去蜂窝***导频分配策略进行优化，以满足去蜂窝大规模MIMO***的使用需求。
发明内容
本申请提供一种去蜂窝***导频分配方法及装置，以解决相关技术中随着用户数量的迅速增加，造成相干间隔内正交导频资源不足，导致非正交导频污染和导频分配失衡，进而影响下行和速率***能效，降低***性能等问题。
本申请第一方面实施例提供一种去蜂窝***导频分配方法，包括以下步骤：获取去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息；推导每个下行用户设备的SINR，并根据所述每个下行用户设备的SINR得到所述每个用户设备的下行可达数据速率；基于所述本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述获取每个接入点处的本地信道状态信息，包括：控制所述每个用户设备向所有接入点发送非相互正交的导频序列，获取信道估计向量，并根据所述信道估计向量计算信道估计误差向量；基于所述信道估计误差向量，根据最小均方误差准则推导所述每个接入点处的本地信道状态信息。
可选地，在本申请的一个实施例中，在获取所述去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息之前，还包括：匹配所述去蜂窝大规模MIMO***的最佳信道模型，以基于所述最佳信道模型确定所述信道估计向量。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果，包括：根据初始导频分配策略计算下行和速率的值，并寻找次数最少的导频；基于所述初始导频分配策略和所述次数最少的导频，获取上一次导频分配策略的全部K个邻居向量，计算每个邻居向量的下行和速率的值；根据所述每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解及其排序顺序，并比较所述候选解得到最优解，得到所述导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解，并比较所述候选解得到最优解，得到所述导频分配结果，包括：如果当前候选解的下行和速率大于的值大于当前最优解的下行和速率大于的值，则将所述当前候选解作为所述当前最优解；如果所述当前候选解的下行和速率大于的值小于或等于所述当前最优解的下行和速率大于的值，则根据所述候选解的排序顺序，将不在禁忌列表中的候选解添加到禁忌列表中，以作为所述当前候选解；直至迭代次数达到预设最大迭代次数，根据最后的所述当前最优解得到所述导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，其中，在所述禁忌迭代算法中，如果第一个候选解满足期望条件，则将所述第一个候选解作为下一次迭代的当前候选解。
本申请第二方面实施例提供一种去蜂窝***导频分配装置，包括：获取模块，用于获取去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息；计算模块，用于推导每个下行用户设备的SINR，并根据所述每个下行用户设备的SINR得到所述每个用户设备的下行可达数据速率；分配模块，用于基于所述本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述获取模块包括：第一计算单元，用于控制所述每个用户设备向所有接入点发送非相互正交的导频序列，获取信道估计向量，并根据所述信道估计向量计算信道估计误差向量；推导单元，用于基于所述信道估计误差向量，根据最小均方误差准则推导所述每个接入点处的本地信道状态信息。
可选地，在本申请的一个实施例中，本申请实施例的装置还包括：匹配模块，用于匹配所述去蜂窝大规模MIMO***的最佳信道模型，以基于所述最佳信道模型确定所述信道估计向量。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述分配模块包括：第二计算单元，用于根据初始导频分配策略计算下行和速率的值，并寻找次数最少的导频；第三计算单元，用于基于所述初始导频分配策略和所述次数最少的导频，获取上一次导频分配策略的全部K个邻居向量，计算每个邻居向量的下行和速率的值；获取单元，用于根据所述每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解及其排序顺序，并比较所述候选解得到最优解，得到所述导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，所述获取单元进一步用于在当前候选解的下行和速率大于的值大于当前最优解的下行和速率大于的值时，将所述当前候选解作为所述当前最优解，并且在所述当前候选解的下行和速率大于的值小于或等于所述当前最优解的下行和速率大于的值时，根据所述候选解的排序顺序，将不在禁忌列表中的候选解添加到禁忌列表中，以作为所述当前候选解，直至迭代次数达到预设最大迭代次数，根据最后的所述当前最优解得到所述导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，其中，在所述禁忌迭代算法中，在第一个候选解满足期望条件时，将所述第一个候选解作为下一次迭代的当前候选解。
本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的去蜂窝***导频分配方法。
本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如上述实施例所述的去蜂窝***导频分配方法。
本申请实施例可以基于本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解速率最大化的导频分配问题，从而获取下行和速率最大化的导频分配结果，即本申请实施例基于禁忌搜索的去蜂窝***导频分配方法，在AP位置由泊松点过程确定的前提下，分析上行导频训练阶段，并根据MMSE(Minimum Mean-Squared Error，最小均方误差)准则推导每个AP处的本地CSI(Channel State Information，信道状态信息)，在TDD(TimeDivision Duplex，时分双工)工作模式下利用信道互易性，推导每个UE的下行SINR(Signal-to-Interference-plus-Noise Ratio，信干噪比)，从而得到下行可达数据速率，并构建下行和速率最大化的导频分配方案，从而降低了导频污染对下行数据速率的影响，有效提高了***下行和速率***能效。由此，解决了相关技术中随着用户数量的迅速增加，造成相干间隔内正交导频资源不足，导致非正交导频污染和导频分配失衡，进而影响下行和速率***能效，降低***性能等问题。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本申请实施例提供的一种去蜂窝***导频分配方法的流程图；
图2为根据本申请一个实施例提供的去蜂窝***导频分配方法的通信场景示意图；
图3为根据本申请一个具体实施例的禁忌搜索算法的原理示意图；
图4为根据本申请实施例的去蜂窝***导频分配装置的结构示意图；
图5为根据本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考附图描述本申请实施例的去蜂窝***导频分配方法及装置。针对上述背景技术中心提到的相关技术中随着用户数量的迅速增加，造成相干间隔内正交导频资源不足，导致非正交导频污染和导频分配失衡，进而影响下行和速率***能效，降低***性能的问题，本申请提供了一种去蜂窝***导频分配方法，在该方法中，本申请实施例基于本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，从而获取下行和速率最大化的导频分配结果，即本申请实施例基于禁忌搜索的去蜂窝***导频分配方法，在AP位置由泊松点过程确定的前提下，分析上行导频训练阶段，并根据MMSE准则推导每个AP处的本地CSI，在TDD工作模式下利用信道互易性，推导每个UE的下行SINR，从而得到下行可达数据速率，并构建下行和速率最大化的导频分配方案，进而降低了导频污染对下行数据速率的影响，有效提高了***下行和速率***能效。由此，解决了相关技术中随着用户数量的迅速增加，造成相干间隔内正交导频资源不足，导致非正交导频污染和导频分配失衡，进而影响下行和速率***能效，降低***性能等问题。
具体而言，图1为本申请实施例所提供的一种去蜂窝***导频分配方法的流程示意图。
如图1所示，该去蜂窝***导频分配方法包括以下步骤：
在步骤S101中，获取去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息。
可以理解的是，本申请实施例可以获取去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息，如控制每个用户设备向所有接入点发送非相互正交的导频序列，获取信道估计向量，并根据最小均方误差MMSE准则推导每个AP处的本地信道状态信息CSI，从而在TDD工作模式下利用信道互易性，推导每个UE的下行SINR。
其中，在本申请的一个实施例中，在获取去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息之前，还包括：匹配去蜂窝大规模MIMO***的最佳信道模型，以基于最佳信道模型确定信道估计向量。
举例而言，假设AP的位置
Figure BDA0003627822000000051
是随机生成的，并且服从密度为λAP(个/km2)的二维齐次泊松点过程ΦAP，此外，假设一个面积有限的地理区域(欧几里得平面)为
Figure BDA0003627822000000052
其面积为
Figure BDA0003627822000000053
具体而言，AP的数量M是一个随机变量，并且服从均值为
Figure BDA0003627822000000054
的泊松分布。
进一步地，本申请实施例可以选择适合的去蜂窝大规模MIMO的信道模型，假设AP的数量为M，则第m个AP和第k个UE之间的N×1维信道向量表示为gmk。其中，hmk和βmk分别表示第m个AP和第k个UE之间相互独立的小尺度衰落和大尺度衰落，从而基于最佳信道模型确定信道估计向量。
进一步地，在本申请的一个实施例中，获取每个接入点处的本地信道状态信息，包括：控制每个用户设备向所有接入点发送非相互正交的导频序列，获取信道估计向量，并根据信道估计向量计算信道估计误差向量；基于信道估计误差向量，根据最小均方误差准则推导每个接入点处的本地信道状态信息。
作为一种可能实现的方式，本申请实施例通过分析上行导频训练阶段，K个UE同时向所有AP发送非相互正交的导频序列，定义τp为上行导频训练阶段的长度，令
Figure BDA0003627822000000055
表示分配给第k个UE的归一化导频序列，则在第m个AP处的N×τp维接收信号为Yp,m，由于导频序列之间的正交性，将接收信号Yp,m在
Figure BDA0003627822000000056
方向上进行投影得到yp,mk，假设第m个AP和第k个UE之间的距离dmk已知，利用MMSE准则可以得到第m个信道估计向量为
Figure BDA0003627822000000057
在得到信道估计向量
Figure BDA0003627822000000058
之后，根据MMSE估计的正交性，信道估计误差向量可以表示为
Figure BDA0003627822000000059
从而更准确的获取去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息。
在步骤S102中，推导每个下行用户设备的SINR，并根据每个下行用户设备的SINR得到每个用户设备的下行可达数据速率。
可以理解是，本申请实施例推导每个UE的下行SINR，得到下行可达数据速率，假设在区域
Figure BDA0003627822000000061
中服从泊松点过程分布的AP的数量为M，于是，第k个UE处的接收信号可以表示为yd,k，考虑到由于导频污染造成的非完美CSI和共轭波束成形器，下行传输的确定性SINR为
Figure BDA0003627822000000062
鉴于
Figure BDA0003627822000000063
中的项实际上是在小尺度衰落上平均的，为了避免对AP距离的积分进行冗长的数值计算，于是，在使用共轭波束成形、AP服从泊松点过程分布、使用单斜率路径损耗模型的去蜂窝大规模MIMO***中，第k个UE的下行遍历信道容量下限为Rk，从而根据导频污染对下行数据速率的影响，建立下行和速率最大化的优化问题，进而得到最大化***能效。
在步骤S103中，基于本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果。
在本申请的实施例中，本申请实施例可以基于禁忌迭代算法进行导频分配，根据AP位置是由泊松点过程确定的假设前提下，分析了上行导频训练阶段，并根据最小均方误差MMSE准则推导每个AP处的本地信道状态信息CSI，从而推导出下行SINR，得到下行数据速率的表达式，进而有效提高了***下行和速率***能效。
在部分实施例中，本申请实施例针对去蜂窝大规模MIMO通信***的下行和速率最大化的导频分配问题进行精确建模，下行和速率最大化的导频分配问题精确建模为
Figure BDA0003627822000000064
为了求解优化问题，采用禁忌迭代算法作为局部搜索方法，从而求解速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果。
进一步地，在本申请的一个实施例中，采用禁忌迭代算法求解速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果，包括：根据初始导频分配策略计算下行和速率的值，并寻找次数最少的导频；基于初始导频分配策略和次数最少的导频，获取上一次导频分配策略的全部K个邻居向量，计算每个邻居向量的下行和速率的值；根据每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解及其排序顺序，并比较候选解得到最优解，得到导频分配结果。
作为一种可能实现的方式，本申请实施例基于禁忌搜索的导频分配算法完成导频分配，首先，根据给定的初始导频分配方案p0＝[p1,p2,...,pK]计算下行和速率的值f(p0)，并且寻找出使用次数最少的导频
Figure BDA0003627822000000065
接着，根据邻域的定义生成上一次导频分配迭代pn-1的全部K个邻居向量，然后计算下行和速率的值并且按照降序的方式排列；其次，根据邻居向量的下行和速率进行降序排序后，将候选解与之前的最优解进行比较；最后，更新历史最优解，然后跳转到第二步，当算法迭代次数达到最大迭代次数。
可选地，在本申请的一个实施例中，根据每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解，并比较候选解得到最优解，得到导频分配结果，包括：如果当前候选解的下行和速率大于的值大于当前最优解的下行和速率大于的值，则将当前候选解作为当前最优解；如果当前候选解的下行和速率大于的值小于或等于当前最优解的下行和速率大于的值，则根据候选解的排序顺序，将不在禁忌列表中的候选解添加到禁忌列表中，以作为当前候选解；直至迭代次数达到预设最大迭代次数，根据最后的当前最优解得到导频分配结果。
在实际执行过程中，本申请实施例根据邻居向量的下行和速率进行降序排序后，将候选解与之前的最优解进行比较，假设当前最优解的下行和速率值为b，如果当前候选解的下行和速率大于b，那么就更新b的值，在禁忌搜索算法中，如果根据候选解的排序顺序，如果候选解的下行和速率小于或等于b，那么将根据候选解的排序顺序，将不在禁忌列表中的候选解添加到禁忌列表中作为当前候选解，直至迭代次数达到预设最大迭代次数，进而根据最后的当前最优解得到导频分配结果，有效提高了***下行和速率***能效。
其中，在本申请的一个实施例中，其中，在禁忌迭代算法中，如果第一个候选解满足期望条件，则将第一个候选解作为下一次迭代的当前候选解。
可以理解的是，如果第一个候选解满足期望准则，那么它将作为下一次迭代的初始解。
如图2所示，以下对本申请实施例的具体工作场景进行详细赘述。
举例而言，在去蜂窝大规模MIMO通信场景下，大量的AP在相同的时频资源中共同为K个单天线UE提供服务，并且假设每个AP配备N根天线，所有AP通过回程链路连接到一个CPU上，通信过程采用时分双工TDD模式。
步骤S1：假设AP的位置
Figure BDA0003627822000000071
是随机生成的，并且服从密度为λAP(个/km2)的二维齐次泊松点过程ΦAP。此外，假设一个面积有限的地理区域(欧几里得平面)为
Figure BDA0003627822000000072
其面积为
Figure BDA0003627822000000073
对于一个具体的***实现，在区域
Figure BDA0003627822000000074
中AP总的天线数量
Figure BDA0003627822000000075
是一个均值为
Figure BDA0003627822000000076
的泊松随机变量。对于去蜂窝大规模MIMO***，假设
Figure BDA0003627822000000077
步骤S2：选择适合的去蜂窝大规模MIMO的信道模型。假设AP的数量为M，则第m个AP和第k个UE之间的N×1维信道向量表示为：
Figure BDA0003627822000000078
其中，gmk表示第m个AP和第k个UE之间的N×1维信道向量，hmk和βmk分别表示第m个AP和第k个UE之间相互独立的小尺度衰落和大尺度衰落。
具体而言，大尺度衰落通过将βmk(dmk)作为非奇异有界路损模型来考虑路径损耗，即：
Figure BDA0003627822000000081
其中，dmk表示第m个AP和第k个UE之间距离，α>0表示路径损耗因子。另外，包含小尺度衰落元素的hmk的元素是相互独立的随机变量，并且服从均值为0方差为1的复高斯分布。
步骤S3：分析上行导频训练阶段。K个UE同时向所有AP发送非相互正交的导频序列，定义τp为上行导频训练阶段的长度。令
Figure BDA0003627822000000082
表示分配给第k个UE的归一化导频序列，则在第m个AP处的N×τp维接收信号为：
Figure BDA0003627822000000083
其中，τp表示上行导频训练阶段的长度，令
Figure BDA0003627822000000084
表示分配给第k个UE的归一化导频序列，Yp,m表示在第m个AP处的N×τp维接收信号。
由于导频序列之间的正交性，将接收信号Yp,m在
Figure BDA0003627822000000085
方向上进行投影得到：
Figure BDA0003627822000000086
假设第m个AP和第k个UE之间的距离dmk已知，利用MMSE准则可以得到第m个信道估计向量为：
Figure BDA0003627822000000087
其中，
Figure BDA0003627822000000088
表示第m个信道估计向量。
在得到信道估计向量
Figure BDA0003627822000000089
之后，根据MMSE估计的正交性，信道估计误差向量可以表示为：
Figure BDA0003627822000000091
其中，
Figure BDA0003627822000000092
表示信道估计误差向量。
步骤S4：推导每个UE的下行SINR，得到下行可达数据速率。假设在区域
Figure BDA0003627822000000093
中服从泊松点过程分布的AP的数量为M，于是，第k个UE处的接收信号可以表示为：
Figure BDA0003627822000000094
其中，yd,k表示第k个UE处的接收信号。
考虑到由于导频污染造成的非完美CSI和共轭波束成形器，下行传输的确定性SINR为：
Figure BDA0003627822000000095
鉴于
Figure BDA0003627822000000096
中的项实际上是在小尺度衰落上平均的，为了避免对AP距离的积分进行冗长的数值计算，于是，在使用共轭波束成形、AP服从泊松点过程分布、使用单斜率路径损耗模型的去蜂窝大规模MIMO***中，第k个UE的下行遍历信道容量下限为：
Figure BDA0003627822000000097
其中，Rk表示第k个UE的下行遍历信道容量下限。
步骤S5：对去蜂窝大规模MIMO通信***的和速率最大化的导频分配问题进行精确建模。和速率最大化的导频分配问题精确建模为：
Figure BDA0003627822000000098
其中，f(p)为下行链路的和速率，
Figure BDA0003627822000000099
表示为K个UE分配的导频向量，索引向量p＝{p1,p2,...,pK}表示解空间的导频分配解。为了求解优化问题，采用禁忌迭代算法作为局部搜索方法。
步骤S6：基于禁忌搜索的导频分配算法的详细步骤。
步骤S6.1：首先，根据给定的初始导频分配方案p0＝[p1,p2,...,pK]计算下行和速率的值f(p0)，并且寻找出使用次数最少的导频
Figure BDA0003627822000000101
步骤S6.2：根据邻域的定义生成上一次导频分配迭代pn-1的全部K个邻居向量，然后计算下行和速率的值并且按照降序的方式排列。
步骤S6.3：根据邻居向量的下行和速率进行降序排序后，将候选解与之前的最优解进行比较。如果候选解的和速率大于b，那么就更新b的值。在禁忌搜索算法中，如果根据候选解的排序顺序，如果第一个候选解满足期望准则，那么它将作为下一次迭代的初始解。如果候选解的和速率都不大于b，那么将根据候选解的排序顺序，将不在禁忌列表中的候选解添加到禁忌列表中作为当前解。
步骤S6.4：更新历史最优解，然后跳转到步骤S6.2，当算法迭代次数达到最大迭代次数。
如图3所示，以一个具体实施例对禁忌搜索算法的工作原理进行详细赘述。
步骤S301：初始化禁忌列表，确定禁忌长度。
即言，根据给定的初始导频分配方案p0＝[p1,p2,...,pK]计算下行和速率的值f(p0)，并且寻找出使用次数最少的导频
Figure BDA0003627822000000102
步骤S302：生成初始解并计算其评价函数值。
即根据邻域的定义生成上一次导频分配迭代pn-1的全部K个邻居向量，然后计算下行和速率的值并且按照降序的方式排列。
步骤S303：邻域搜索产生候选解。
即言，根据每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解，并比较候选解得到最优解。
步骤S304：判断候选解中最优解是否优于当前最优解。
即言，根据邻居向量的下行和速率进行降序排序后，将候选解与之前的最优解进行比较。其中，如果候选解中最优解优于当前最优解，执行步骤S306，否则执行步骤S305。
步骤S305：候选解中最优解未优于当前最优解。
即言，当前候选解的下行和速率大于的值小于或等于当前最优解的下行和速率大于的值，则根据候选解的排序顺序，选择候选解中不被禁忌的最优解，执行步骤S307。
步骤S306：候选解中最优解优于当前最优解，若当前候选解的下行和速率大于的值大于当前最优解的下行和速率大于的值，则将当前候选解作为当前最优解，执行步骤S307。
步骤S307：更新当前解，更新禁忌列表，即更新历史最优解。
步骤S308：判断迭代次数是否达到最大迭代次数。其中，若迭代次数达到最大迭代次数，则输出导频分配结果，否则执行步骤S303重新进入邻域搜索产生候选解。
根据本申请实施例可以提出的去蜂窝***导频分配方法，基于本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解速率最大化的导频分配问题，获取下行和速率最大化的导频分配结果，即本申请实施例基于禁忌搜索的去蜂窝***导频分配方法，在AP位置由泊松点过程确定的前提下，分析上行导频训练阶段，并根据MMSE准则推导每个AP处的本地CSI，在TDD工作模式下利用信道互易性，推导每个UE的下行SINR，从而得到下行可达数据速率，并构建下行和速率最大化的导频分配方案，从而降低了导频污染对下行数据速率的影响，有效提高了***下行和速率***能效。
其次参照附图描述根据本申请实施例提出的去蜂窝***导频分配装置。
图4是本申请实施例的去蜂窝***导频分配装置的方框示意图。
如图4所示，该去蜂窝***导频分配装置10包括：获取模块100、计算模块200和分配模块300。
具体地，获取模块100，用于获取去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息。
计算模块200，用于推导每个下行用户设备的SINR，并根据每个下行用户设备的SINR得到每个用户设备的下行可达数据速率。
分配模块300，用于基于本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，获取模块100包括：第一计算单元和推导单元。
其中，第一计算单元，用于控制每个用户设备向所有接入点发送非相互正交的导频序列，获取信道估计向量，并根据信道估计向量计算信道估计误差向量。
推导单元，用于基于信道估计误差向量，根据最小均方误差准则推导每个接入点处的本地信道状态信息。
可选地，在本申请的一个实施例中，本申请实施例的装置10还包括：匹配模块。
其中，匹配模块，用于匹配去蜂窝大规模MIMO***的最佳信道模型，以基于最佳信道模型确定信道估计向量。
可选地，在本申请的一个实施例中，分配模块300包括：第二计算单元、第三计算单元和获取单元。
第二计算单元，用于根据初始导频分配策略计算下行和速率的值，并寻找次数最少的导频。
第三计算单元，用于基于初始导频分配策略和次数最少的导频，获取上一次导频分配策略的全部K个邻居向量，计算每个邻居向量的下行和速率的值。
获取单元，用于根据每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解及其排序顺序，并比较候选解得到最优解，得到导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，获取单元进一步用于在当前候选解的下行和速率大于的值大于当前最优解的下行和速率大于的值时，将当前候选解作为当前最优解，并且在当前候选解的下行和速率大于的值小于或等于当前最优解的下行和速率大于的值时，根据候选解的排序顺序，将不在禁忌列表中的候选解添加到禁忌列表中，以作为当前候选解，直至迭代次数达到预设最大迭代次数，根据最后的当前最优解得到导频分配结果。
可选地，在本申请的一个实施例中，其中，在禁忌迭代算法中，在第一个候选解满足期望条件时，将第一个候选解作为下一次迭代的当前候选解。
需要说明的是，前述对去蜂窝***导频分配方法实施例的解释说明也适用于该实施例的去蜂窝***导频分配装置，此处不再赘述。
根据本申请实施例可以提出的去蜂窝***导频分配装置，基于本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解速率最大化的导频分配问题，获取下行和速率最大化的导频分配结果，即本申请实施例基于禁忌搜索的去蜂窝***导频分配方法，在AP位置由泊松点过程确定的前提下，分析上行导频训练阶段，并根据MMSE准则推导每个AP处的本地CSI，在TDD工作模式下利用信道互易性，推导每个UE的下行SINR，从而得到下行可达数据速率，并构建下行和速率最大化的导频分配方案，从而降低了导频污染对下行数据速率的影响，有效提高了***下行和速率***能效。
图5为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
存储器501、处理器502及存储在存储器501上并可在处理器502上运行的计算机程序。
处理器502执行程序时实现上述实施例中提供的去蜂窝***导频分配方法。
进一步地，电子设备还包括：
通信接口503，用于存储器501和处理器502之间的通信。
存储器501，用于存放可在处理器502上运行的计算机程序。
存储器501可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
如果存储器501、处理器502和通信接口503独立实现，则通信接口503、存储器501和处理器502可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称为ISA)总线、外部设备互连(PeripheralComponent，简称为PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry StandardArchitecture，简称为EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图5中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
可选的，在具体实现上，如果存储器501、处理器502及通信接口503，集成在一块芯片上实现，则存储器501、处理器502及通信接口503可以通过内部接口完成相互间的通信。
处理器502可能是一个中央处理器(Central Processing Unit，简称为CPU)，或者是特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称为ASIC)，或者是被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的去蜂窝***导频分配方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或N个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“N个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更N个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行***、装置或设备(如基于计算机的***、包括处理器的***或其他可以从指令执行***、装置或设备取指令并执行指令的***)使用，或结合这些指令执行***、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行***、装置或设备或结合这些指令执行***、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或N个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，N个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种去蜂窝***导频分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取去蜂窝大规模多输入多输出MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息；
推导每个下行用户设备的信干噪比SINR，并根据所述每个下行用户设备的SINR得到所述每个用户设备的下行可达数据速率；以及
基于所述本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取每个接入点处的本地信道状态信息，包括：
控制所述每个用户设备向所有接入点发送非相互正交的导频序列，获取信道估计向量，并根据所述信道估计向量计算信道估计误差向量；
基于所述信道估计误差向量，根据最小均方误差准则推导所述每个接入点处的本地信道状态信息。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在获取所述去蜂窝大规模MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息之前，还包括：
匹配所述去蜂窝大规模MIMO***的最佳信道模型，以基于所述最佳信道模型确定所述信道估计向量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果，包括：
根据初始导频分配策略计算下行和速率的值，并寻找次数最少的导频；
基于所述初始导频分配策略和所述次数最少的导频，获取上一次导频分配策略的全部K个邻居向量，计算每个邻居向量的下行和速率的值；
根据所述每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解及其排序顺序，并比较所述候选解得到最优解，得到所述导频分配结果。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解，并比较所述候选解得到最优解，得到所述导频分配结果，包括：
如果当前候选解的下行和速率大于的值大于当前最优解的下行和速率大于的值，则将所述当前候选解作为所述当前最优解；
如果所述当前候选解的下行和速率大于的值小于或等于所述当前最优解的下行和速率大于的值，则根据所述候选解的排序顺序，将不在禁忌列表中的候选解添加到禁忌列表中，以作为所述当前候选解；
直至迭代次数达到预设最大迭代次数，根据最后的所述当前最优解得到所述导频分配结果。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中，在所述禁忌迭代算法中，如果第一个候选解满足期望条件，则将所述第一个候选解作为下一次迭代的当前候选解。
7.一种去蜂窝***导频分配装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取去蜂窝大规模多输入多输出MIMO***的每个接入点处的本地信道状态信息；
计算模块，用于推导每个下行用户设备的信干噪比SINR，并根据所述每个下行用户设备的SINR得到所述每个用户设备的下行可达数据速率；以及
分配模块，用于基于所述本地信道状态信息和下行可达数据速率，采用禁忌迭代算法求解下行和速率最大化的导频分配问题，得到下行和速率最大化的导频分配结果。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括：
第一计算单元，用于控制所述每个用户设备向所有接入点发送非相互正交的导频序列，获取信道估计向量，并根据所述信道估计向量计算信道估计误差向量；
推导单元，用于基于所述信道估计误差向量，根据最小均方误差准则推导所述每个接入点处的本地信道状态信息。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
匹配模块，用于匹配所述去蜂窝大规模MIMO***的最佳信道模型，以基于所述最佳信道模型确定所述信道估计向量。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述分配模块包括：
第二计算单元，用于根据初始导频分配策略计算下行和速率的值，并寻找次数最少的导频；
第三计算单元，用于基于所述初始导频分配策略和所述次数最少的导频，获取上一次导频分配策略的全部K个邻居向量，计算每个邻居向量的下行和速率的值；
获取单元，用于根据所述每个邻居向量的下行和速率的值按照预设排列方式排列，得到候选解及其排序顺序，并比较所述候选解得到最优解，得到所述导频分配结果。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述获取单元进一步用于在当前候选解的下行和速率大于的值大于当前最优解的下行和速率大于的值时，将所述当前候选解作为所述当前最优解，并且在所述当前候选解的下行和速率大于的值小于或等于所述当前最优解的下行和速率大于的值时，根据所述候选解的排序顺序，将不在禁忌列表中的候选解添加到禁忌列表中，以作为所述当前候选解，直至迭代次数达到预设最大迭代次数，根据最后的所述当前最优解得到所述导频分配结果。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，其中，在所述禁忌迭代算法中，在第一个候选解满足期望条件时，将所述第一个候选解作为下一次迭代的当前候选解。
13.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-6任一项所述的去蜂窝***导频分配方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求1-6任一项所述的去蜂窝***导频分配方法。
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