[發明專利]大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸方法及系統

有效

• 申請號: 202010064225.9
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111245481B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 高西奇;李科新;尤力;王家恒;王聞今
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04B7/185
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 孟紅梅

1.大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸方法，所述方法應用于衛星或與衛星相聯系的信關站，其特征在于：所述衛星配置天線陣列，與其覆蓋區內配置多個天線或單個天線的用戶終端進行通信；所述方法包括：

衛星或信關站利用包括空間角度信息與平均信道能量在內的各用戶終端的統計信道信息，依據所有用戶的遍歷可達和速率或其上界最大化準則，通過迭代算法，計算與每一個用戶終端相應的預編碼矢量，然后利用所得到的矢量進行下行預編碼傳輸；

所述迭代算法，通過構造接收處理矢量，并利用最小均方誤差與速率的關系，將預編碼矢量設計問題的求解轉化為多次凸二次規劃子問題的求解，通過迭代求解凸二次規劃子問題獲得下行預編碼矢量；所述的迭代算法為基于遍歷可達和速率的迭代算法，包括：依據遍歷可達和速率最大化準則設計下行預編碼矢量，通過構造接收處理矢量，并利用最小均方誤差與遍歷可達速率的關系，將預編碼矢量設計問題的求解轉化為多次凸二次規劃子問題的求解，通過迭代求解凸二次規劃子問題獲得下行預編碼矢量；所述凸二次規劃子問題在每次迭代中用戶k的最優預編碼矢量為，通過對所有用戶的衛星側陣列響應矢量的外積加權求和，然后在其對角線上載入對所有用戶都相同的非負變量，將所得矩陣的逆矩陣與用戶k的衛星側陣列響應矢量相乘，再經過一個系數縮放后得到的矢量；

在衛星或各用戶終端的移動過程中，隨著統計信道信息的變化，動態更新各個用戶的預編碼矢量并實施下行傳輸過程。

2.根據權利要求1所述的大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸方法，其特征在于：所述的統計信道信息由上行鏈路探測過程獲得或通過各用戶終端的反饋信息獲得；所述的上行鏈路探測過程中，各個用戶周期性地發送探測信號，衛星根據接收到的探測信號，估計各用戶的空間角度信息或平均信道能量；所述的各用戶終端的反饋信息是用戶的空間角度信息、平均信道能量或地理位置信息。

3.大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸方法，所述方法應用于用戶終端，其特征在于：所述方法包括：

用戶終端周期性地向衛星發送探測信號，或者向衛星反饋用戶的空間角度信息、平均信道能量或地理位置信息，用于衛星或信關站計算預編碼矢量；

用戶終端接收衛星信號并利用衛星移動引起的多普勒頻移和長距離傳播的最小傳播時延對下行接收信號進行頻率和時間補償；

用戶終端所接收的衛星信號為衛星或信關站依據權利要求1所述的方法利用包括空間角度信息與平均信道能量的統計信道信息計算相應的下行預編碼矢量進行下行預編碼生成的發送信號經過信道后的信號。

4.根據權利要求3所述的大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸方法，其特征在于：所述的衛星移動引起的多普勒頻移和長距離傳播的最小傳播時延，由用戶終端依據接收到的同步信號估計得到，或由用戶終端和衛星的位置信息計算得到；隨著衛星或用戶終端的移動，動態地更新多普勒頻移、最小傳播時延信息，頻率和時間補償量隨之自適應地變化。

5.大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸衛星側設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被加載至處理器時實現根據權利要求1所述的大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸方法。

6.大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸用戶終端設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被加載至處理器時實現根據權利要求3或4所述的大規模MIMO衛星移動通信下行傳輸方法。