[發明專利]一種面向高速移動用戶的頻控陣基站協作傳輸方法

有效

• 申請號: 202010185218.4
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111355517B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 吳薛晗;林靜然;邵懷宗;利強
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B7/022
• 分類號: H04B7/022
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中

本發明提供了一種面向高速移動用戶的頻控陣基站協作傳輸方法，本發明通過設計頻控陣頻率偏移，使產生的波束峰值時刻伴隨高速用戶運動軌跡移動，在一定的時間周期內最大化用戶的平均波束增益，與相控陣不隨時間變化的波形相比擁有更高的服務質量；本發明通過優化激活基站，實現平衡服務質量與基站維護成本，在降低基站維護成本的同時選擇激活的基站，與隨機激活基站相比使服務質量更優。本發明利用頻控陣時間依賴性，通過優化設計頻控陣頻率偏移與激活基站，實現波束峰值自動伴隨高速用戶運動軌跡來移動，提高服務質量。同時降低實施成本，平衡基站維護成本。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，尤其涉及一種面向高速移動用戶的頻控陣基站協作傳輸方法。

背景技術

擁有豐富可用頻譜資源的毫米波是下一代無線通信的有效選擇。然而，與低頻段通信相比更大的路徑傳輸損耗導致毫米波通信擁有高指向性傳輸的特性，常用陣列技術來補償傳輸損耗，從而達到提高通信質量的目的。面對運動軌跡固定且已知的高速用戶，如動車、高鐵等軌道交通系統，現有的提高用戶通信質量的方法大多采用相控陣，通過設計移相器參數使相控陣天線間存在相位差，從而將波束集中在空間中一個方位角上來保證信號在目標用戶位置的完整性，提高通信質量。

隨著軌道交通系統技術的提高，軌道用戶的穩定運行速度已經達到350Km/h。由于相控陣波束形狀不隨時間變化，現有的使用相控陣的方法需要不斷改變移相器參數來保證波束集中在目標用戶位置上，從而提供持續有效的服務，使得實施成本高昂。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種面向高速移動用戶的頻控陣基站協作傳輸方法，利用頻控陣時間依賴性，通過優化設計頻控陣頻率偏移與激活基站，實現波束峰值自動伴隨高速用戶運動軌跡來移動，提高服務質量。同時降低實施成本，平衡基站維護成本。

為了達到以上目的，本發明采用的技術方案為：

本方案提供一種面向高速移動用戶的頻控陣基站協作傳輸方法，包括以下步驟：

S1、隨機初始化K個基站搭載的頻控陣頻率與基站激活參數并令i＝1，k＝1，m＝1，其中，m為第m個天線，i為迭代次數，K為基站數量，f_k為第k個基站的M個天線各自頻率組成的M行1列向量，b_k為第k個基站激活狀態的控制參數，且b_k≥0，M為一個基站的天線數量；

S2、根據頻控陣在t_s時刻的波束增益，計算得到波束增益中與第k個基站第m個天線的有關項cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]的導數并判斷所述導數是否不等于零，若是，則進入步驟S3，否則，進入步驟S4，其中，f_k,m為第k個基站的m個天線的頻率，τ_k,m,s為第k個基站第m個天線的發射波束到目標的時刻，f_l,n為第l個基站第n個天線的頻率，τ_l,n,s為第l個基站的第n個天線的發射波束到目標的時刻，為波束增益中與第k個基站第m個天線的有關項cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]的導數，為第k個基站的m個天線第i-1次迭代的頻率，為第l個基站第n個天線第i-1次迭代的頻率；

S3、針對所述導數不等于零時，分別計算得到波束增益中與第k個基站第m個天線的頻率有關項cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]近似的參數α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s；