大规模MIMO系统基于小区分类-交叉熵的导频调度算法

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2018289

通信学报 ›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (12): 75-81.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2018289

大规模MIMO系统基于小区分类-交叉熵的导频调度算法

于银辉,周恒,杨莹(),潘昊,任嘉鹏

吉林大学通信工程学院，吉林长春 130012

修回日期:2018-08-01 出版日期:2018-12-01 发布日期:2019-01-21
作者简介:于银辉（1964–），女，吉林长春人，博士，吉林大学教授，主要研究方向为无线通信。|周恒（1993–），男，吉林长春人，吉林大学硕士生，主要研究方向为无线通信。|杨莹（1996–），女，内蒙赤峰人，吉林大学硕士生，主要研究方向为无线通信。|潘昊（1995–），男，河南安阳人，吉林大学硕士生，主要研究方向为无线通信。|任嘉鹏（1995–），男，内蒙古呼和浩特人，吉林大学硕士生，主要研究方向为无线通信。
基金资助:
吉林省科学技术厅资助项目(No.3D518QU75420)

Pilot scheduling algorithm based on cell classification-cross entropy for massive MIMO

Yinhui YU,Heng ZHOU,Ying YANG(),Hao PAN,Jiapeng REN

College of communication engineering, Jilin University, Changchun 130012, China

Revised:2018-08-01 Online:2018-12-01 Published:2019-01-21
Supported by:
Science and Technology Department of Jilin Province(No.3D518QU75420)

摘要/Abstract

摘要：

大规模MIMO系统利用基站端配备大量天线来服务多用户，但受到小区间干扰产生的导频污染影响。针对导频污染设计了一种导频调度方案。导频调度问题属于排列优化问题，在寻找最优解过程中使用贪婪算法时计算复杂度很大，同时为了降低小区间干扰，利用小区分类和交叉熵机制提出了一种新的导频调度方案，以减轻导频污染对系统的影响。仿真结果表明，所提出的算法不仅能够有效提升系统性能，还能降低计算复杂度。

关键词: 小区分类, 交叉熵, 大规模多输入多输出, 导频污染, 导频调度

Abstract:

The massive MIMO system is equipped with a large number of antennas at the base station to serve many users, but it is affected by the inter-cell interference which called pilot contamination. A pilot scheduling scheme was designed to reduce the effect of pilot contamination. Pilot scheduling problem belongs to the arrangement optimization problem, and the algorithm computational complexity of greedy algorithm to search the optimal solution is greatly. In order to reduce the influence of the interference of the community, a new pilot scheduling schemes was proposed by so this article using cell classification and cross entropy(CE) mechanism to reduce the effect of pilot contamination on the system. The simulation results show that the proposed algorithm can not only improve the performance of the system, but also reduce the computational complexity.

Key words: cell classification, cross-entropy, massive MIMO, pilot contamination, pilot scheduling

中图分类号:

TP309

于银辉,周恒,杨莹,潘昊,任嘉鹏. 大规模MIMO系统基于小区分类-交叉熵的导频调度算法[J]. 通信学报, 2018, 39(12): 75-81.

Yinhui YU,Heng ZHOU,Ying YANG,Hao PAN,Jiapeng REN. Pilot scheduling algorithm based on cell classification-cross entropy for massive MIMO[J]. Journal on Communications, 2018, 39(12): 75-81.

图/表 8

图1

图2

图3

表1

图4

表2

图5

图6

参考文献 13

[1]	LARSSON E G ., EDFORS O , TUFVESSON F , et al. Massive MIMO for next generation wireless systems[J]. IEEE Communication Magazine, 2014:52(2),186-195.
[2]	FERNANDES F , ASHIKHMIN A , MARZE T . Inter-cell interference in non cooperative TDD large scale antenna systems[J]. IEEE Journal on Selected Areas Communications, 2013,31(2): 192-201.
[3]	MOCHAOURAB R , BJORONSON E , BENGTSSON M . Pilot clustering in asymmetric massive MIMO networks[C]// IEEE 16th International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications. 2015: 231-235.
[4]	YOU L , GAO X Q , SWINDLEHURST A L , et al. Channel acquisition for massive MIMO-OFDM with adjustable phase shift pilots[J]. IEEE Transactions Signal Processing, 2016,64(6):1461-1476.
[5]	YONGEE H , JUNGWOO L . Uplink pilot design for multi-cell massive MIMO networks[J]. IEEE Communications Letters, 2016,20(8):1619-1622.
[6]	ZHU X D , WANG Z C . Smart pilot assignment for massive MIMO[J]. IEEE Communications Letters, 2015,19(9):1644-1647.
[7]	SHEN J C , ZHANG J , LETAIEF KB . Downlink user capacity of massive MIMO under pilot contamination[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2015,14(6):3183-3193.
[8]	LIU D L , MA W Z , SHAO S H , et al. Performance analysis of TDD reciprocity calibration for massive MU-MIMO systems with ZF beam forming[J]. IEEE Communication Letters, 2016,20(1):13-116.
[9]	LIU Y , WONG T , HAGER W W , et al. Training signal design for estimation of correlated MIMO channels with colored interference[J]. IEEE Transactions Signal Processing, 2007,55(4):1486-1497.
[10]	杜嘉良，杨霖，宋新雷 . 大规模MIMO系统中基于用户位置信息的导频分配[J]. 通信学报， 2017,38(8): 156-164.
	DU J L , YANG L , SONG X L . Pilot allocation based on user location information in massive MIMO systems[J]. Journal on Communications, 2017,38(8): 156-164.
[11]	RUBINSTEIN R Y . Cross entropy method and rare-events for maximal cut and bipartition problems[J]. ACM Transactions on Modeling Computer Simulation, 2002,12(1):27-53.
[12]	宋新雷，杨霖，杜嘉良 . 联合时移和空间划分方法抑制大规模MIMO导频污染[J]. 通信学报， 2017,38(8): 165-172.
	SONG X L , YANG L , DU J L . Suppressing large-scale MIMO pilot pollution by joint time-shift and space partitioning method[J]. Journal on Communications, 2017,38(8): 165-172.
[13]	王海荣，王玉辉，黄永明，等. 大规模MIMO蜂窝网络系统中的导频污染减轻方法[J]. 通信学报， 2014,35(1): 24-33.
	WANG H R , WANG Y H , HUANG Y M , et al. A method for mitigatingpilot pollution in massive MIMO cellular network systems[J]. Journal on Communications, 2014,35(1): 24-33.

仿真参数名称	数值
小区数量 L	7
每个小区用户数 K	25
小区半径 R	500 m
上行链路用户传输功率ρ_r	10 dBm
下行链路基站传输功率ρ_f	20 dBm
对数阴影衰落σ_shadow	8 dB
路径损耗系数 α	3
基站天线数量M	128

算法名称	计算复杂度	耗时/s
贪婪算法	(K!)^L?1=518 400	4 397.358
CC-CE算法	st_conv=2 800	43.918

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[4]	王海荣, 董健, 王玉辉. 大规模MIMO系统中基于谱分离的导频去污染[J]. 通信学报, 2020, 41(4): 197-205.
[5]	赵宏宇,姚红艳. 毫米波massive MIMO系统中混合连接的混合预编码设计[J]. 通信学报, 2020, 41(3): 45-52.
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[7]	杜嘉良,杨霖,宋新雷. 大规模MIMO系统中基于用户位置信息的导频分配[J]. 通信学报, 2017, 38(8): 156-164.
[8]	宋新雷,杨霖,杜嘉良. 联合时移和空间划分方法抑制大规模MIMO导频污染[J]. 通信学报, 2017, 38(2): 165-172.
[9]	胡莹,冀保峰,黄永明,俞菲,杨绿溪. 大规模MIMO OFDMA下行系统能效资源分配算法[J]. 通信学报, 2015, 36(7): 1-49.
[10]	李菊芳1，赵睿1，江彬2，黄永明2，杨绿溪2，张海1. 基于大规模天线的多用户MISO下行链路频谱效率分析[J]. 通信学报, 2014, 35(2): 17-136.
[11]	李菊芳,赵睿,江彬,黄永明,杨绿溪,张海. 基于大规模天线的多用户MISO下行链路频谱效率分析[J]. 通信学报, 2014, 35(2): 125-136.
[12]	王海荣,王玉辉,黄永明,杨绿溪. 大规模MIMO蜂窝网络系统中的导频污染减轻方法[J]. 通信学报, 2014, 35(1): 24-33.