1.一种去蜂窝大规模MIMO的多中心处理单元协作方法,其特征在于,包括如下步骤:S301、去蜂窝大规模MIMO网络密集布设分布式接入点AP,接入点AP具有信号处理能力,能够与中心处理单元之间交互统计信道信息、收发导频信号及数据信号;所有接入点AP被分成若干个实际簇,每个实际簇中的所有接入点AP由一个事先预设好的中心处理单元所控制;
S302、中心处理单元根据就近原则为每个用户选择一部分接入点AP来为用户服务,这些接入点AP的集合称为虚拟簇;虚拟簇内的接入点AP由N个中心处理单元控制,并可以通过N个中心处理单元之间的协作处理来服务同一用户;
S303、信道估计阶段,用户向所有接入点AP发送导频信号,各个接入点AP根据导频信号,利用最小均方误差MMSE进行信道估计;
S304、根据信道估计结果,中心处理单元计算出相应的接收机合并,并且用户持续向接入点AP发送导频信号,持续若干时间,中心处理单元利用得到的导频信号进行计算,得到初步的统计信息;
S305、针对不同的用户,所有的中心处理单元通过回传链路将各自的统计信息发送给某一个为该用户服务的中心处理单元,该中心处理单元被称作为主中心处理单元,该中心处理单元根据广义瑞利熵定理,为每个参与服务的中心处理单元计算出加权项;
S306、上行链路传输阶段,用户向所有的接入点AP发送数据信号,每个用户对应的虚拟簇内的接入点AP将相应的数据信号传输给中心处理单元,由中心处理单元进行第一步处理,中心处理单元根据控制的所有接入点AP的信道估计对数据信号进行集中处理,计算出相应的接收到的数据信号;
S307、将所有参与服务的中心处理单元将接收到的数据信号发送给主中心处理单元,主中心处理单元根据之前计算的权重值,对得到的接收到的数据信号分别进行加权并合并,得到最终接收到的数据信号,同时根据最终接收到的数据信号,对之前得到的统计信息进行更新。
2.根据权利要求1所述的一种去蜂窝大规模MIMO的多中心处理单元协作方法,其特征在于:在S301中,去蜂窝大规模MIMO网络系统架构包含L个接入点AP、U个中心处理单元和K个用户,接入点AP集合为{1,2,…,L},通过前传链路连接到不同的中心处理单元,用户集合为{1,2,…,K},服务第k个用户的接入点AP集合为 即虚拟簇;用户终端与接入点AP均为单天线,第u个中心处理单元控制的接入点AP集合为 即实际簇,相邻的中心处理单元通过回链路相连。
3.根据权利要求1所述的一种去蜂窝大规模MIMO的多中心处理单元协作方法,其特征在于:在S302中,依据临近准则设立虚拟簇,同时引入动态协作集群来辅助定义,通过规定一个数字dil来控制接入点AP的是否参与服务;如果第l个接入点AP属于服务第i个用户的虚拟簇 中,即允许第l个接入点AP传递和解码来自第i个用户的数据信号,则dil为1,反之,则为0;根据以上定义,dil可以表示为:
4.根据权利要求1所述的一种去蜂窝大规模MIMO的多中心处理单元协作方法,其特征在于:在S303中,在信道估计阶段,第l个接入点AP接收到的导频信号为:其中,pi为第i个用户的发射功率, 为第i个用户发射的导频信号且 nl为加2
性白高斯噪声AWGN,服从于均值为0,方差为σ的正态分布,hil为第i个用户与第l个接入点AP之间的信道,可以表示为:其中gil代表小尺度衰落,βil代表大尺度衰落,并相关于阴影衰落与路径损耗,hil服从于均值为0,方差为βil的正态分布;
根据接收到的导频信号,第l个接入点AP将其置于共轭导频信号 上,得到:从而得出最小均方误差估计,
其中hkl为第k个用户与第l个接入点AP之间的信道估计,pk为第k个用户的发射功率,βkl为第k个用户与第l个接入点AP之间的大尺度衰落,Ψkl可以表示为:设定信道估计误差 其中hkl服从于均值为0,方差为 的正态分
布, 服从于均值为0,方差为Ckl的正态分布,其中,
5.根据权利要求1所述的一种去蜂窝大规模MIMO的多中心处理单元协作方法,其特征在于:在S304中,在完成信道估计之后,每个接入点AP将信道估计结果传输给相应的中心处理单元,根据信道估计结果,中心处理单元计算出相应的接收机合并,之后所有用户将对接入点AP持续发送导频信号,而每个处在对应的虚拟簇内的接入点AP都将把收到的导频信号传输给相应的中心处理单元,中心处理单元收到导频信号后使用接收机合并项对导频信号进行处理与合并,此过程将持续若干时间直至得出统计信息。
6.根据权利要求1所述的一种去蜂窝大规模MIMO的多中心处理单元协作方法,其特征在于:在S305中,根据信道估计的结果,针对不同的用户,中心处理单元为用户分别计算接收机合并项,第k个用户的接收机合并项vku为:其中 为联合信道估计向量, 为第u个实际簇集合 的势,
为第u个实际簇内部的动态协作集群矩阵, 第u个
实际簇内部的信道误差矩阵, 为 的单位矩阵;
假设在虚拟簇中的中心处理单元集合为 根据上述的各中心处理单元的计算结果,主中心处理单元将会接收各个中心处理单元的统计信息并据此计算加权项;令主中心处理单元接收到的总的统计信息为 其中,其中 为第u个实际簇中的接入点AP联合信道,根据接收到的统计信息,
主中心处理单元将为各个中心处理单元计算出相应的加权项 令
则加权项向量为:
其中
7.根据权利要求1所述的一种去蜂窝大规模MIMO的多中心处理单元协作方法,其特征在于:在S306中,上行链路传输阶段,所有用户向接入点AP发送数据信号,属于第u个实际簇内部的第l个接入点AP接收的数据信号为:其中,si为第i个用户传输的原始数据信号,并且 nu,l为第l个接入点AP接收到的噪声,第u个实际簇内部的中心处理单元总的接收到的数据信号为:其中 为第u个实际簇内部的接入点AP的联合噪声向量。
8.根据权利要求1所述的一种去蜂窝大规模MIMO的多中心处理单元协作方法,其特征在于:在S307中,各个中心处理单元将会把接收到的数据信号发送给主中心处理单元,主中心处理单元将会对其进行加权处理,最终得到的数据信号为 即其中 为各个实际簇内的联合噪声向量;
根据最终得到的数据信号,可以得出针对第k个用户的信干噪比SINR为:
将ak项带入化简可得到最终的信干噪比SINR为: