[發明專利]一種海域下行多用戶混合預編碼方法和設備

有效

• 申請號: 201710571997.X
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107566020B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 馮偉;劉承驍;葛寧
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B13/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;曹杰

本發明提供一種海域下行多用戶混合預編碼方法和設備，用于解決有一部分用戶與岸邊基站的距離較遠，很難對這些用戶的信道小尺度效應進行估計，無法保證通信質量的問題。其中一種海域下行多用戶混合預編碼方法，包括步驟：逐一計算獲得數字預編碼矩陣為其中，是下行功率矢量，是復單位向量。本發明利用發端預編碼保證下行用戶間的公平性，從而使所有下行用戶的速率都可以高于某個標準線，實現下行多用戶的寬帶覆蓋。

技術領域

本發明涉及通信技術，具體涉及一種海域下行多用戶混合預編碼方法和設備。

背景技術

我國海域范圍廣闊，大陸海岸線綿長，海洋經濟十分活躍。為滿足游船、商船、漁船、海監船等應用需求，保障近海海域通航安全，提升涉海人員生活質量，促進海洋經濟進一步發展，亟待發展海域寬帶通信技術。現有LTE網絡主體面向陸地覆蓋，側重解決城區、郊區的通信問題，技術上很依賴大范圍密集布站。海面上很難建設基站，因此，海域寬帶通信網絡的基站只能沿岸建設，這樣一來，網絡拓撲嚴重受限，系統性能難以保證。

發展海域寬帶通信又不能從零開始，一種可行的技術途徑是改造目前的地面通信LTE技術。為了適應近海海域的信道特征和用戶分布，可通過在海岸部署具有大規模天線陣列的高架基站(岸基站)，與海上用戶組成多用戶多天線(Multi-User MIMO)系統，從而提高通信速率和服務質量。然而在基站站址約束下，LTE網絡覆蓋范圍有限，且由于高架基站選址受限于地理條件，經典LTE網絡難以實現沿海岸線的接續寬帶覆蓋，窄帶全域覆蓋下，讓每個岸基站覆蓋一片海域，形成一個寬帶信息港是一種解決途徑。航船進入信息港，并在岸基站的覆蓋范圍內接入網絡、享受寬帶服務；其他時間，用戶可以享受窄帶通信服務，滿足基本的安全航行需求。

上述信息港海域內的通信系統與地面通信系統在信道估計方面存在著很大不同。在這種形式的通信系統中，有一部分用戶與岸邊基站的距離較遠，很難對這些用戶的信道小尺度效應進行估計，無法保證通信質量。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種海域下行多用戶混合預編碼方法和設備。

為此目的，第一方面，本發明提出一種海域下行多用戶混合預編碼方法，其特征在于，包括步驟：

逐一計算獲得數字預編碼矩陣為

其中，是下行功率矢量，是復單位向量；

通過下述方式計算：

為模擬預編碼矩陣，K為用戶數量，第k個用戶對應的信道矢量表達式為

其中表示發端天線的相位偏差矢量，

是信道大尺度效應的一部分；d_k表示第k個用戶到基站的距離；β是能量衰減系數；α_l,k表示信道的小尺度效應，在海域通信系統中，由于信道衰減α_l,k的具體數值很難估計，但是可以假設它是服從標準復高斯分布的隨機變量，且不同角標的α_l,k之間相互獨立。定義第k個用戶的等效信道矩陣A_k為

設令構造兩個矩陣D和Ω；

構造向量為噪聲向量，為K維全1向量，是等效上行信道的用戶功率；H表示共軛轉置符號。

利用以下迭代方法求解數字預編碼矩陣F_BB，其中第n步迭代中的變量x用x⁽ⁿ⁾表示，ε₁、ε₂為截止門限，p_t、q_t為臨時變量：