[發(fā)明專利]一種大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中用戶狀態(tài)信息的更新方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011010318.X
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112134602B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 蔡躍明;于寶泉;吳丹;張余;楊煒偉;楊文東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04L1/00;H04L29/06;H04L25/02;H04W8/18
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 毛雨田

1.一種大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中用戶狀態(tài)信息更新方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟S1：接入請求：大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中K個用于監(jiān)測收集用戶狀態(tài)信息的無線傳感器初次向基站發(fā)送狀態(tài)信息前，向基站發(fā)送接入請求，每個無線傳感器均配置單天線，無線傳感器發(fā)送的接入請求中含有無線傳感器位置信息；K≥1，基站配置M根天線，M＞＞K；若無線傳感器位置發(fā)生變化時，無線傳感器則重新向基站發(fā)送接入請求；

步驟S2：設計數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)：基站接收到所有無線傳感器的接入請求后，利用基于信息年齡的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)設計方法來計算無線傳感器發(fā)送的導頻信息長度n_p和狀態(tài)信息長度n_d，其中，基于信息年齡的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)設計方法是以最小化無線傳感器平均信息年齡為目標來確定無線傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)包中導頻信息長度和狀態(tài)信息長度，無線傳感器平均信息年齡優(yōu)化模型表示為

s.t.n_p≥K, (1a)

n_d≥n_min, (1b)

n_p+n_d≤n_max, (1c)

其中，n_min為數(shù)據(jù)包中負載信息的編碼長度，n_max為一個相干時間內(nèi)總的數(shù)據(jù)包長度，為第k個無線傳感器的平均信息年齡，表示為

其中，B為無線傳感器發(fā)送的信號帶寬，為基站接收第k個無線傳感器的數(shù)據(jù)包平均失敗概率，采用短數(shù)據(jù)包通信理論后的數(shù)據(jù)包平均傳輸失敗概率表示為

其中，D表示狀態(tài)更新內(nèi)容的信息量，x為積分變量，P_k為第k個無線傳感器的發(fā)送功率，d_k為第k個無線傳感器與基站之間的距離，α為路徑衰落系數(shù)，χ_o為單位長度路徑上的信道增益，σ²表示加性高斯白噪聲的噪聲功率，Γ(M-K+1)為M-K+1的完全伽馬函數(shù)；

步驟S3：廣播數(shù)據(jù)包組包方案：基站將根據(jù)步驟S2優(yōu)化獲得的導頻信息長度和狀態(tài)信息長度廣播給所有無線傳感器，所有無線傳感器根據(jù)基站反饋的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)信息對導頻信息和狀態(tài)更新信息進行編碼；

步驟S4：狀態(tài)信息傳輸與更新：所有無線傳感器同步向基站發(fā)送數(shù)據(jù)包，基站根據(jù)數(shù)據(jù)包中導頻信息估計所有無線傳感器到基站的信道衰落系數(shù)，設計迫零檢測矩陣，并利用迫零矩陣實施迫零檢測，解碼無線傳感器發(fā)送的狀態(tài)信息；若無線傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)包被成功解碼，基站則更新無線傳感器所監(jiān)測目標的狀態(tài)信息，否則，基站不更新無線傳感器所監(jiān)測目標的狀態(tài)信息；

步驟S5：重復步驟S4，所有無線傳感器不斷將導頻信息和狀態(tài)信息發(fā)送給基站，基站根據(jù)數(shù)據(jù)包解碼情況進行更新。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中用戶狀態(tài)信息更新方法，其特征在于：上述步驟S2中的無線傳感器平均信息年齡優(yōu)化方法等效為導頻信息長度求解和狀態(tài)信息長度求解的優(yōu)化方法，其中，導頻信息長度求解的方法基于以下優(yōu)化模型獲得

s.t.K≤n_p≤n_max-n_d； (4a)

狀態(tài)信息長度求解的方法基于以下優(yōu)化模型獲得

s.t.n_min≤n_d≤n_max-n_p； (5a)。