مروري بر روش هاي كاهش آلودگي پايلوت در سيستم هاي چندورودي چندخروجي انبوه

Review of Pilot Contamination Reduction Methods in Massive MIMO Systems

سيستم هاي چند ورودي چند خروجي انبوه يكي از سيستم هاي پيشنهادي براي نسل پنجم سيستم هاي مخابراتي بي سيم هستند. در اين سيستم ها در هر ايستگاه پايه تعداد زيادي آنتن (صدها و يا حتي هزاران آنتن) مورد استفاده قرار مي گيرد كه نتيجه اين امر، افزايش ظرفيت، بازده طيفي و همچنين بازده انرژي در مقايسه با سيستم هاي چندورودي چندخروجي معمولي است. تداخل ناشي از استفاده مجدد از دنباله هاي پايلوت يكسان توسط كاربرهاي سلول هاي متفاوت در مرحله تخمين كانال، مهم ترين عامل محدوديت عملكرد در اين سيستم ها است كه به عنوان پديده ي آلودگي پايلوت شناخته مي شود. در اين مقاله ابتدا به بررسي آلودگي پايلوت پرداخته مي شود. سپس روش هاي ارائه شده براي كاهش اثر آلودگي پايلوت، درپنج گروه با عنوان هاي روش هاي براساس پروتكل، روش هاي پيش كدينگ، روش هاي مبتني بر AOA، روش هاي كور و روش هاي تخصيص پايلوت هوشمند دسته بندي شده و مزايا و چالش هاي هر روش مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين روش پيشنهادي مبتني بر تخصيص پايلوت هوشمند براي كاهش آلودگي پايلوت ارائه شده است. روش پيشنهادي مبتي بر گروه بندي كاربران به دو گروه مرزي و مركز ي انجام شد. نتايج شبيه سازي بهبود عملكرد سيستم را در حضور روش پيشنهادي در دستيابي به حداكثر نرخ فراسو و دقت تخمين كانال نسبت به ساير روش هاي مرجع نشان مي دهد. همچنين روش پيشنهادي ديگر مبتني بر بر تركيب دو روش مبتني بر پروتكل و پيش كدينگ نيز ارائه شده است. در پايان حوزه هاي پژوهشي در ارتباط با پديده آلودگي پايلوت در سيستم هاي چندورودي چندخروجي انبوه نيز معرفي شده اند.

Massive MIMO system is one of the advanced and attractive technologies for fifth generation of wireless networks. In such systems, base stations employ a very large number of antennas (Hundreds or even thousands of antennas). As a result, in these systems, capacity, spectral efficiency and energy efficiency increases in comparison with conventional MIMO systems. In the channel estimation, interference, which is produced by reuse of the same pilot sequences by different users of neighboring cells, is the most important factor in the performance limits. This phenomenon is referred to as pilot contamination. In this paper, pilot contamination is described and then the research works presented by the researchers on this topic has summarized. We categorize the different proposed mitigation techniques for pilot contamination using the following taxonomy: protocol-based methods, precoding methods, AOA-based methods, blind methods and smart pilot assignment methods. Finally, we propose a method based on smart pilot allocation, to reduce pilot contamination. Simulation results show that both uplink rate of user’s increases based on the proposed method and the accuracy of channel estimation improved greatly than exciting methods. Then we propose a method based on pilot precoding and protocol based allocation to reducing pilot contamination effects. In addition, we study a range of challenges and future research topics.