[發明專利]基于移動場景下波束域信道矩陣的自適應降維方法

有效

• 申請號: 201810670568.2
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN109120315B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 徐友云;戈騰飛;楊震;李大鵬;陳建平;王云峰
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學;南京泰通科技股份有限公司
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04B7/0408
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 蔣慧妮

本發明提供了一種基于移動場景下波束域信道矩陣的自適應降維方法，首先根據初始信道狀態信息，在初始時刻對移動站分配波束；根據移動站的速度和方向計算離去角AoD的變化與時間的關系，然后在移動站移動過程中，判斷離去角的變化值是否超過一個波束的覆蓋范圍直至調整至所需變化，最后對降維后的信道矩陣做預編碼。本發明的有益效果體現在：通過對移動站進行波束分配后，即完成了波束域信道的降維，全維的波束域信道矩陣可用降維的波束域信道矩陣等效代替，此時，它的維度遠小于全維的信道矩陣，因此在做矩陣相乘和求逆計算時可以有效降低預編碼計算的復雜度。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，具體涉及一種基于移動場景下波束域信道矩陣的自適應降維方法。

背景技術

多天線發送和多天線接收(Input Multiple Output，MIMO)是移動通信長期演進(Long Term Evolution，LTE)系統中的一項關鍵技術。隨著移動數據業務量的增長，基站側配置大量天線的大規模MIMO(massive MIMO，簡稱M-MIMO)系統成為下一代移動通信系統(5G)的關鍵技術。大規模MIMO系統的天線數量很大，通信系統中的計算復雜度變高，因此，如何降低M-MIMO系統計算復雜度已成為了研究熱點，其中波束域空分多址(beam divisionmultiple access，BDMA)技術是其中一例。BDMA技術將傳統的物理信道矩陣進行特征分解得到波束域信道矩陣，在波束域矩陣中一個向量代表一個波束且各個波束互不相關，一個用戶的波束域信道增益相對集中地分布在若干個波束上，因此可以對不同用戶分配互不重疊的波束，從而將多用戶MIMO信道等效分解為多個單用戶信道。此時，信道維度被大幅降低，使得系統中的計算復雜度(如信道估計，信號預編碼等)得到有效降低。

經對現有技術文獻的檢索發現，Chen Sun等人在《IEEE Transactions onCommunications,June 2015,pp.2170-2184(電氣電子工程師協會通信領域期刊，2015年6月，第2170-2184頁)》上發表的文章“Beam Division Multiple Access Transmission forMassive MIMO Communications(大規模MIMO通信系統中的波束域空分多址)”，他們首次提出了波束域的概念，并提出了下行鏈路的最優傳輸方案；同時，設計了下行鏈路的用戶調度方法，提出了BDMA的多址方案。另經檢索發現，Xiaochen Xia等人在《IEEE Transactionson Vehicular Technology,October 2017，pp.8845-8862(電氣電子工程師協會車輛技術通信領域期刊，2017年10月，第8845-8862頁)》上發表的文章“Beam-Domain Full-DuplexMassive MIMO:Realizing Co-Time Co-Frequency Uplink and Downlink Transmissionin the Cellular System(波束域全雙工大規模MIMO:蜂窩系統中實現同頻共時上行和下行傳輸)”。借助波束域信道矩陣，提出了大規模MIMO系統中的全雙工傳輸方案。但是上述兩文都是考慮靜止場景，信道的時變性較小的情況。在波束域信道的研究中，對移動場景信道的分析少有提及。

發明內容

為了解決現有技術的不足，本發明提供了一種基于移動場景下波束域信道矩陣的自適應降維方法。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：

基于移動場景下波束域信道矩陣的自適應降維方法，包括如下步驟：

S1、根據初始信道狀態信息，在初始時刻對移動站分配波束；

S2、根據移動站的速度和方向計算離去角AoD的變化與時間的關系：在首次波束分配之后，移動站將其移動速度和方向反饋給基站，基站端根據移動站的位置和移動狀態信息，計算AoD隨時間t的變化，計算公式為：