[發明專利]一種應用于高鐵無線通信的基于扇形化位置-公平的波束傳輸方法

在審

• 申請號: 201811299441.0
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109451421A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 劉細妹;喬德禮
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04W4/42;H04W16/28
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

1.一種應用于高鐵無線通信的基于扇形化位置-公平的波束傳輸方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

(1)建立扇形化的波束結構，基站通過N個波束來覆蓋鐵路，N個波束覆蓋的空間頻域彼此不相交；

(2)利用列車的位置信息，對一輛列車場景進行波束優化，最大化波束范圍內的平均接收功率，滿足列車在波束范圍內不同位置的瞬時接收功率穩定；

(3)利用列車的位置信息，對兩輛列車相遇的場景，對波束對優化，最大化總的傳輸速率，滿足波束范圍內每輛列車的瞬時接收SINR穩定；

(4)所有場景下的波束離線計算并存儲，交換一次的信道指數(CQI)，基站根據列車的位置信息確定相對應覆蓋區域的波束進行數據傳輸。

2.根據權利要求1所述的基于扇形化位置-公平的波束傳輸方法，其特征在于，所述步驟1具體為：

基站覆蓋的空間頻域范圍為Θ＝(-θ₀，θ₀)，將總的覆蓋頻域化為N個扇形區域，基站通過N個波束來覆蓋鐵路，N個波束覆蓋的空間頻域彼此不相交，即令每個波束的空間波束寬度為N為波束數目，1≤N＜M，N取值為不大于天線數目M的正整數，則波束w_k覆蓋的空間頻域范圍是信號發射角；在給定基站與鐵路的垂直距離下，不同的信號發射角代表鐵路上的不同位置，這里用θ表示列車的位置。

3.根據權利要求1所述的基于扇形化位置-公平的波束傳輸方法，其特征在于，所述步驟2具體為：

最大化波束w_k覆蓋范圍內的平均接收功率w_k表示覆蓋波束區域Θ_k的波束向量，h(θ)是下行鏈路的導向矢量，H表示矩陣或向量的共軛轉置，G(θ)＝d(θ)^-τ/2表示列車位置為θ時的路徑損耗，τ表示路徑損耗指數，d(θ)表示列車位置為θ時發射端與接收端的距離，表示函數在Θ_k范圍內對θ積分；

使列車在波束覆蓋范圍內不同位置的瞬時接收功率穩定，同時限制波束旁瓣的平均輻射功率；

得到，

其中γ亦為優化變量，ε表示接收功率波動強度(dB)，ξ是給定的一個很小的正值；求解w_k，滿足以上的目標函數和約束條件，獲得波束w_k。