5、大规模 MIMO 通信中的导频污染及调度算法分析

大规模 MIMO 通信中的导频污染及调度算法分析

1. 导频污染与调度算法概述

在大规模 MIMO 系统中，导频污染是一个主要的限制因素，它会增加基站信道估计的误差，导致系统吞吐量饱和。为了减轻和消除导频污染的影响，研究人员提出了多种导频调度算法。下面将详细介绍几种常见的算法。

1.1 基于排序的方案

该算法基于基站估计信道的均方误差（MSE），旨在最小化信道条件较差用户的信道估计 MSE。其假设基站已知所有用户的大尺度衰落因子，并按以下步骤为服务用户分配导频：
1. 目标小区用户排序 ：给定目标小区（假设为小区 1），将小区内的用户按其大尺度衰落系数 $\beta_{11k}$ 升序排序，然后按用户顺序依次分配导频 1, 2, 3, …, K。
2. 其他小区用户排序 ：从第 l 个小区（l = [2, 3, …, L]）开始，将每个小区内的用户按其大尺度衰落系数 $\beta_{l1k}$ 升序排序，再按目标小区的方式依次为排序后的用户分配导频。
3. 公平性处理 ：为了公平对待每个小区，可以根据特定规则将任意小区作为目标小区。

该算法的优点是不仅能提高系统的整体吞吐量，还能提高信道条件较差用户的用户速率。

1.2 智能导频分配（SPA）方案

SPA 方案旨在改善导频污染严重小区中用户的性能。基站在计算出大尺度衰落系数后，会找出相邻小区中使用非正交导频序列的用户所造成的小区间干扰或污染程度。然后，该方案会将污染程度较低的导频分配给信道条件较差的用户，以提高他们的性能。