[發(fā)明專利]一種基于智能天線的綠色分布式天線系統(tǒng)通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410303091.6
• 申請(qǐng)日: 2014-06-27
• 公開（公告）號(hào): CN104158572B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李岳衡;崔磊;王莉;付明浩;羌佳林;王飛;居美艷;黃平;蔣德富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/0413
• 分類號(hào): H04B7/0413;H04W52/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32224
• 代理人: 董建林,汪慶朋

1.一種基于智能天線的綠色分布式天線系統(tǒng)通信方法，其特征在于，系統(tǒng)包括中心處理單元和分布于小區(qū)內(nèi)的多個(gè)分布式天線端口，多個(gè)所述分布式天線端口分別通過光纖或同軸電纜與中心處理單元相連接，每個(gè)所述分布式天線端口由多根智能子天線組成智能天線陣列，系統(tǒng)的通信方法包括以下幾個(gè)步驟：

(1)選擇分布式天線端口：所述中心處理單元選擇與某一移動(dòng)臺(tái)之間信道狀態(tài)最好的分布式天線端口，使之與移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信，用于實(shí)現(xiàn)定向通信服務(wù)；信道狀態(tài)的好壞通過接收到的定向波束信噪比來衡量；

(2)系統(tǒng)對(duì)所述分布式天線端口的智能子天線進(jìn)行選擇調(diào)度，用于節(jié)約系統(tǒng)資源；

(3)對(duì)各個(gè)分布式天線端口進(jìn)行子載波分配，使不同的移動(dòng)臺(tái)能夠在不同的子載波上進(jìn)行通信，用于減輕系統(tǒng)內(nèi)部用戶之間的干擾；

(4)所述中心處理單元根據(jù)系統(tǒng)外部環(huán)境的需求，通過粒子群算法對(duì)各個(gè)分布式天線端口的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，用于減少分布式天線系統(tǒng)的總功耗；

步驟(2)中，假設(shè)分布式天線端口DAU1由A₁,A₂,A₃,A₄,A₅,A₆六根智能子天線組成單層智能天線陣列，每根所述智能子天線可形成特定方向上的波束，假設(shè)系統(tǒng)正常工作時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到移動(dòng)臺(tái)MS1和MS3與分布式天線端口DAU1之間信道狀態(tài)最好，故選擇分布式天線端口DAU1與這兩個(gè)移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行通信，此后系統(tǒng)會(huì)對(duì)分布式天線端口DAU1的智能子天線進(jìn)行選擇調(diào)度，具體天線選擇調(diào)度機(jī)制如下：

假設(shè)某一時(shí)刻分布式天線端口DAU1的智能子天線A₁,A₃,A₄,A₆處于休眠狀態(tài)，智能子天線A₂,A₅處于激活狀態(tài)，由于處于激活狀態(tài)的智能子天線正在實(shí)施通信過程中，系統(tǒng)則會(huì)通過選擇激活智能子天線A₁和A₃分別與移動(dòng)臺(tái)MS1和MS3通信；

假設(shè)在某一通信階段，當(dāng)移動(dòng)臺(tái)MS1服務(wù)質(zhì)量或數(shù)據(jù)傳輸量超過智能子天線A₁的工作負(fù)荷時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)將處于休眠狀態(tài)的智能子天線A₄激活，使之與智能子天線A₁同時(shí)為移動(dòng)臺(tái)MS1提供服務(wù)；當(dāng)移動(dòng)臺(tái)MS1數(shù)據(jù)傳輸量處于較小狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)則會(huì)將智能子天線A₄重新設(shè)置為休眠狀態(tài)，從而通過這樣的天線選擇調(diào)度機(jī)制節(jié)約系統(tǒng)資源；

步驟(3)中，系統(tǒng)正常工作時(shí)為每根激活的智能子天線分配單個(gè)不同的子載波，經(jīng)過天線端口選擇與天線選擇調(diào)度后，系統(tǒng)為分布式天線端口DAU1處于激活狀態(tài)下的智能子天線A₁,A₂,A₃,A₅分別分配f₁,f₂,f₃,f₅不同的子載波，而且為了減輕干擾，系統(tǒng)所分配的子載波不被小區(qū)內(nèi)其它分布式天線端口或相鄰小區(qū)占用；

所述智能子天線A_i的子載波通信方式如下：

(1b)在下行鏈路中，智能子天線A_i通過智能天線技術(shù)定向地為移動(dòng)臺(tái)MS_i提供服務(wù)；

(2b)在上行鏈路中，所述移動(dòng)臺(tái)MS_i也在系統(tǒng)分配好的固定子載波f_i上與智能子天線A_i進(jìn)行通信，與此同時(shí)其它的激活智能子天線也以相同的通信方式與對(duì)應(yīng)的移動(dòng)臺(tái)建立通信鏈路；

通過采用以上的通信方式可以使不同的移動(dòng)臺(tái)能夠在不同的子載波上進(jìn)行通信，從而降低移動(dòng)臺(tái)之間的干擾；

步驟(4)中，所述基于粒子群算法的參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法如下

(1c)當(dāng)k＝0時(shí)，隨機(jī)產(chǎn)生二進(jìn)制數(shù)和其中1≤d≤D，從而得到二進(jìn)制序列1≤i≤Num，其中，Num為粒子群中粒子群體個(gè)數(shù)，D為維數(shù)，v_max為粒子最大速度；

(2c)依據(jù)粒子適應(yīng)度衡量公式計(jì)算各個(gè)粒子的適應(yīng)度，令p_i^k＝x_i^k，并其中b為具有最高適應(yīng)度的粒子索引；

(3c)當(dāng)k＝k+1時(shí)，更新任意粒子i的速度，其表達(dá)式如下：

vidk=ωvidk-1+c1κ1(pidk-1-xidk-1)+c2κ2(pbdk-1-xidk-1)]]>

其中ω是慣性系數(shù)，c₁和c₂是學(xué)習(xí)因子，κ₁和κ₂為分布于[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)，當(dāng)則令當(dāng)則令

(4c)更新粒子i的位置，隨機(jī)產(chǎn)生均勻分布于[0,1]之間的隨機(jī)數(shù)，如果其值小于則令否則令其中

(5c)依據(jù)粒子適應(yīng)度衡量公式計(jì)算各個(gè)粒子的適應(yīng)度值，對(duì)于粒子i，如果其適應(yīng)度大于的適應(yīng)度，則令否則如果其適應(yīng)度大于的適應(yīng)度，則令如果其它粒子的適應(yīng)度都小于的適應(yīng)度，則令

(6c)重復(fù)步驟(2c)～步驟(5c)，直至達(dá)到所設(shè)置的最大迭代次數(shù)，獲得最優(yōu)解。