王 毅 冀保峰 张松炜 闫利超 郭 慧 李春国 杨绿溪

(1. 郑州航空工业管理学院电子通信工程学院， 河南郑州 450046；2. 国家数字交换系统工程技术研究中心， 河南郑州 450002；3. 河南科技大学信息工程学院， 河南洛阳 471023； 4. 东南大学信息科学与工程学院， 江苏南京 210096)

1 引言

大规模多输入多输出(Massive MIMO)技术利用在基站部署的巨量天线阵列，获得了相较传统MIMO系统诸多不同的特性，特别是频谱效率、能量效率、发送/接收机线性化操作、空间波束分辨率、空口延时和物理层控制信令开销等方面取得了显著的性能提升[1-3]。正因为如此，业内普遍认为未来5G移动通信系统关键性能指标的实现有赖于大规模MIMO这一物理层关键技术的突破[4- 6]。

然而，大规模MIMO技术的优异性能是以基站获取可靠有效的信道状态信息(Channel State Information, CSI)为前提，而CSI的精确程度也直接决定了系统的下行空间波束复用、资源分配、检测接收等环节的性能[7- 8]。对于目前占主流的频分双工(Frequency Division Duplexing, FDD)制式蜂窝系统而言(全球范围内4G LTE FDD牌照超过300张，而时分双工(Time Division Duplexing，TDD)牌照仅有40余张[9])，由于FDD制式中上下行信道不满足互易性，必须通过基站发送下行导频信号，在用户侧进行信道估计，进而反馈至基站再进行相应的预编码或波束成型方案设计[2]。由于基站配置了大规模天线阵列，采用下行正交导频序列时，其导频长度将会随着天线数增加而成倍增加，从而导致消耗较大的系统资源，影响整个系统的频谱利用率[7]。与此同时，业内考虑到从4G FDD系统到5G系统的平滑过渡以及5G系统后向兼容性，必须着力解决FDD大规模MIMO系统中的导频开销及导频设计问题，这对于FDD制式下大规模MIMO技术的应用推广具有重要的现实意义[9]。……