[發(fā)明專利]一種毫米波亞毫米波頻段非對(duì)稱信道參數(shù)預(yù)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111335974.1
• 申請(qǐng)日: 2021-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113890583A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張焱;袁萌;何遵文;李悅;張萬(wàn)成;宋九鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/08
• 分類號(hào): H04B7/08;H04B7/0413
• 代理公司: 北京正陽(yáng)理工知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 王松

本發(fā)公開(kāi)的一種毫米波亞毫米波頻段非對(duì)稱信道參數(shù)預(yù)測(cè)方法，屬于無(wú)線通信領(lǐng)域。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法為：根據(jù)上行信道參數(shù)和環(huán)境特征預(yù)測(cè)下行信道參數(shù)，解決非對(duì)稱的上下行信道之間不存在互易性，對(duì)稱信道的仿真方法不能直接用于非對(duì)稱信道的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱毫米波亞毫米波上下行無(wú)線信道準(zhǔn)確、高效的聯(lián)合生成；結(jié)合實(shí)例遷移算法預(yù)測(cè)新傳播條件下的下行信道參數(shù)，解決新傳播環(huán)境下訓(xùn)練樣本不足的問(wèn)題；本發(fā)明能夠減少弱相關(guān)或不相關(guān)特征的計(jì)算量和對(duì)下行信道參數(shù)預(yù)測(cè)模型精度的負(fù)面影響，降低下行信道參數(shù)預(yù)測(cè)模型的復(fù)雜度。本發(fā)明應(yīng)用于無(wú)線通信領(lǐng)域，能夠支撐非對(duì)稱毫米波亞毫米波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、部署、優(yōu)化，提高非對(duì)稱信道下無(wú)線通信的效率和精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)線通信領(lǐng)域，具體涉及一種毫米波亞毫米波頻段非對(duì)稱信道參數(shù)預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)

為了滿足高頻譜利用率和高能源利用率的要求，大規(guī)模多輸入多輸出(MIMO)天線陣列被廣泛應(yīng)用于第五代(5G)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中。然而，為滿足第六代(6G)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的更多需求，天線元素的數(shù)量不斷增加，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理負(fù)擔(dān)和硬件成本變得越來(lái)越高。為了解決這個(gè)問(wèn)題，非對(duì)稱全數(shù)字波束成形大規(guī)模MIMO系統(tǒng)已經(jīng)被提出。與傳統(tǒng)的對(duì)稱大規(guī)模波束成形天線陣列不同，非對(duì)稱大規(guī)模MIMO系統(tǒng)采用的接收射頻鏈路的數(shù)量比發(fā)射射頻鏈路的數(shù)量少，使得硬件成本和能源消耗減少，在未來(lái)的無(wú)線通信系統(tǒng)中有很高的應(yīng)用潛力。

然而，在非對(duì)稱大規(guī)模MIMO系統(tǒng)中出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題是，上行和下行信道之間互易性不再滿足。這意味著，即使在TDD系統(tǒng)中，也不能直接使用上行信道的測(cè)量估計(jì)結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)下行信道。因此，基站(BS)和終端(UE)都需要導(dǎo)頻信號(hào)，這就占用了更多的傳輸和計(jì)算資源。這個(gè)問(wèn)題在下行鏈路中更為嚴(yán)重，因?yàn)榛緜?cè)的發(fā)送射頻天線數(shù)量非常大。實(shí)際上，上行下行信道的非互易性是不同的Tx和Rx波束模式造成的。即上行/下行信號(hào)不會(huì)在相同的傳播條件下傳播。分析波束寬度和信道參數(shù)之間的關(guān)系有助于描述這種非互易性。目前在研究波束寬度對(duì)信道參數(shù)的影響方面已經(jīng)開(kāi)展了一些研究工作，可分為兩類。第一類是基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷摹Ｈ欢鼈冎荒芴峁┙y(tǒng)計(jì)結(jié)果，其準(zhǔn)確性有限。此外，它僅適用于特定的波束寬度和場(chǎng)景。第二類是采用射線跟蹤技術(shù)，基于射線跟蹤的方法可以提供精確的結(jié)果，但需要大量的時(shí)間和計(jì)算能力。針對(duì)毫米波亞毫米頻段非對(duì)稱信道參數(shù)預(yù)測(cè)模型，形成流程化的建模方法，兼顧模型準(zhǔn)確性和效率，對(duì)未來(lái)毫米波和亞毫米波移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和部署具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有無(wú)線信道仿真技術(shù)尚未充分考慮傳播環(huán)境非對(duì)稱性的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種毫米波亞毫米波頻段非對(duì)稱信道參數(shù)預(yù)測(cè)方法，根據(jù)上行信道參數(shù)和環(huán)境特征預(yù)測(cè)下行信道參數(shù)，解決非對(duì)稱的上下行信道之間不存在互易性，對(duì)稱信道的仿真方法不能直接用于非對(duì)稱信道的問(wèn)題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱毫米波亞毫米波上下行無(wú)線信道準(zhǔn)確、高效的聯(lián)合生成；結(jié)合實(shí)例遷移算法預(yù)測(cè)新傳播條件下的下行信道參數(shù)，解決新傳播環(huán)境下訓(xùn)練樣本不足的問(wèn)題，在新傳播環(huán)境下迅速預(yù)測(cè)下行信道參數(shù)。本發(fā)明應(yīng)用于無(wú)線通信領(lǐng)域，能夠支撐非對(duì)稱毫米波亞毫米波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、部署、優(yōu)化，提高非對(duì)稱信道下無(wú)線通信的效率和精度。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明公開(kāi)的一種毫米波亞毫米波頻段非對(duì)稱信道參數(shù)預(yù)測(cè)方法，包括如下步驟：

步驟一、采用SHAP算法確定上行信道參數(shù)和環(huán)境特征對(duì)下行信道參數(shù)預(yù)測(cè)的重要性程度，根據(jù)所述重要性程度排序，通過(guò)MDL算法決定用于下行信道參數(shù)預(yù)測(cè)的最佳的特征，從上行信道參數(shù)和環(huán)境特征中選擇與下行信道參數(shù)相關(guān)性強(qiáng)的特征，即采用基于SHAP和MDL的特征選擇算法，減少弱相關(guān)或不相關(guān)特征的計(jì)算量和對(duì)下行信道參數(shù)預(yù)測(cè)模型精度的負(fù)面影響，有效降低下行信道參數(shù)預(yù)測(cè)模型的復(fù)雜度。將所述最佳的特征構(gòu)建訓(xùn)練集，并將所述基于最佳特征構(gòu)建的訓(xùn)練集輸入到下行信道參數(shù)預(yù)測(cè)模型中。

所述信道參數(shù)包括路徑損耗、多徑數(shù)、時(shí)延擴(kuò)展，所述環(huán)境特征包括終端位置、傳播距離、方位角、建筑物數(shù)目。