[發明專利]一種大規模MIMO系統中用戶狀態信息的更新方法

有效

• 申請號: 202011010318.X
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112134602B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 蔡躍明;于寶泉;吳丹;張余;楊煒偉;楊文東
• 申請（專利權）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

一種大規模MIMO系統中用戶狀態信息的更新方法，涉及無線通信領域。本發明包括如下步驟：S1無線傳感器發送接入請求；S2基站設計數據包結構；S3廣播數據包組包方案；S4無線傳感器發送數據包，基站解碼狀態信息并給予更新；S5不斷更新所有用戶狀態信息。本發明將數據包組包方案優化過程放在計算能力強的基站，無線傳感器只需根據基站廣播的數據包組包方案對導頻信息和狀態信息的長度進行調整，減輕了無線傳感器的負擔；基站利用黃金分割算法迭代優化導頻信息和狀態信息的長度，迭代次數少，該方法適用于對無線傳感器結構簡單、計算能力低的物聯網，但不局限以上列舉的范圍。

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別涉及一種大規模MIMO系統中用戶狀態信息更新方法。

背景技術

物聯網時代的到來促進了機器通信的發展，并極大改變了人們的生產生活方式。在一些物聯網應用中，基站或者中央控制器需不斷從無線傳感器獲得最新目標狀態信息，以便做出決策或發出指令。例如：智能停車場控制器需獲得每個停車位的最新占用信息，并將其推送給附近的司機；天氣傳感器需要將最新環境信息傳給氣象站，以便氣象站做出科學準確的天氣預報；移動機器人需要將自身的位置速度等信息反饋給控制端，以便控制端發出準確的指令；等等。然而，無線通信傳輸時延、誤包等因素使得接收端不能獲得最新狀態信息。

為了刻畫狀態更新系統的性能，Kaul等人在論文[S.Kaul,R.Yates,andM.Gruteser, “Real-time status:How often should one update？”in Proc.IEEEConf.Comput.Commun. (INFOCOM),Mar.2012,pp.2731–2735.]中提出了以信息年齡為性能指標來反映接收端獲取的狀態信息的新鮮程度。為了降低系統信息年齡以提高無線傳感器狀態更新系統的性能，現有文獻大多考慮設計調度方法，論文[Z.Jiang,B.Krishnamachari,X.Zheng,et al., “Timely statusupdate in wireless uplinks:Analytical solutions with asymptoticoptimality,” IEEE Internet Things J.,vol.6,no.2,pp.3885–3898,Apr.2019.]通過優化每個時隙中無線傳感器的調度方法和被選中無線傳感器的數據包調度方法來提高系統整體的狀態更新性能。另外，論文[I.Krikidis,Average Age of Information in Wireless Powered Sensor Networks,IEEE Wireless Commun.Lett.,vol.8,no.2,pp.628-631,Apr.2019.]利用傳統香農理論分析了理想信道狀態信息條件下狀態更新性能。然而，實際應用中大多數無線傳感器結構簡單，往往很難支撐通信協議比較復雜的調度方法。同時，無線傳感器狀態信息量較少，狀態信息采用的編碼長度較短，傳統香農理論不再適用，估計信道狀態信息所帶來的時頻資源開銷也不可忽略。因此，現有狀態信息更新方法在物聯網場景中應用受限。

發明內容

本發明適用于對無線傳感器結構要求簡單、計算能力要求低的物聯網應用場合，為了提高大規模MIMO系統中用戶狀態信息更新的性能，提出了一種用戶狀態信息更新方法。

一種大規模MIMO系統中用戶狀態信息的更新方法，包括如下步驟：

步驟1：接入請求：大規模MIMO系統中K個無線傳感器初次向基站發送狀態信息前，向基站發送接入請求，其中，無線傳感器用于監測收集用戶的狀態信息，每個無線傳感器配置單天線，無線傳感器發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生變化時，無線傳感器則重新向基站發送接入請求；