[發明專利]一種超大規模MIMO中包含球面波特征的傳輸方法

有效

• 申請號: 202111464543.5
• 申請日: 2021-12-02
• 公開（公告）號: CN114389660B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 蒲旭敏;鄧志偉;金石;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04B7/0452
• 分類號: H04B7/0452;H04B17/336;H04B17/391
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃宗波

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種超大規模MIMO中包含球面波特征的傳輸方法，通過在三維空間中建立單小區多用戶超大規模MIMO系統模型，根據所建模型，利用統計信道狀態信息，基于信號泄露噪聲比最大準則，設計出超大規模MIMO中包含球面波特征的最優發射策略；結果表明，球面波模型下的最優發射策略與多用戶所處位置有關，采用用戶調度策略可以解決波束與用戶間的誤匹配問題。在此基礎上，提出了一種基于貪婪思想的低復雜度用戶調度策略。由此，超大規模MIMO中包含球面波特征的傳輸方法，通過所建模型，以信號泄露噪聲比最大得包含球面波特征的最優發射方向，降低波束與用戶的誤匹配，提出低復雜度的用戶調度策略，有效地提高系統頻譜利用效率。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種超大規模MIMO中包含球面波特征的傳輸方法。

背景技術

由于超大規模MIMO(Multiple?Input?Multiple?Output，多進多出)技術可以充分挖掘空間資源，能滿足低功耗和極高頻譜效率的迫切需求，已經成為第五代移動通信系統(5th?Generation?Mobile?Communication?System，5G)物理層的關鍵技術。

與傳統MIMO相比，網絡實測結果顯示，在大規模MIMO通信場景下，無線傳輸信道中存在著球面波特性。針對點對點的均勻線性天線陣列，現有研究提出了一種包含球面波前的大規模MIMO三維信道模型，并通過數值仿真分析了天線陣元位置對信道空間相關性的影響。研究結果表明，空間相關性隨著發射端天線陣元的間隔增加而減少，隨著接收端天線陣元的間隔增加而呈現波動性。

基于此研究，現有研究提出了一種包含球面波前的二維橢圓信道模型，它假設AOA(Angle?Of?Arrive,到達角)和AOD(Angle?Of?Departure，發射角)相關聯。研究結果表明，球面波模型中大規模MIMO的空間相關性與平面波模型中相關性極為不同。在點對點均勻線性陣列中的大規模MIMO直射環境中，基于計算機仿真，現有研究給出了平面波與球面波模型中信道容量對比。研究結果表明，使用球面波模型，即使在直射信道中，大規模MIMO信道容量也會隨著天線數的增加而增加，并且它能達到適宜傳播環境中的容量上界，然而平面波模型中的大規模MIMO信道容量不會隨著天線數的增加而增加。

現有研究主要是圍繞大規模MIMO的信道測量，信道建模和信道容量展開研究，沒有研究超大規模MIMO中包含球面波特征的傳輸理論方法。同時，在超大規模MIMO中，已知理想信道狀態信息同樣重要。但在實際通信場景中，由于導頻污染、信道估計誤差、反饋延遲和量化誤差的存在，并不能獲得理想的信道狀態信息，這導致超大規模MIMO性能下降。

一種基于統計信道狀態信息的多用戶MIMO傳輸方案被研究，研究結果表明，與瞬時信道狀態信息相比，統計信道狀態信息變化緩慢，并且對于誤差和反饋延時具有更強的魯棒性。從而，研究基于統計信道狀態信息的多用戶超大規模MIMO傳輸引起了廣泛關注。

如何進一步實現多用戶超大規模MIMO中包含球面波特征的最優傳輸設計，是本領域中需要進一步研究的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種超大規模MIMO中包含球面波特征的傳輸方法，以實現多用戶超大規模MIMO中包含球面波特征的最優傳輸。

本發明通過以下技術手段解決上述技術問題：

一種超大規模MIMO中包含球面波特征的傳輸方法，包括以下步驟：

在三維空間中構建超大規模MIMO多用戶系統；

獲取統計信道狀態信息，并利用統計信道狀態信息，結合Mullen不等式，推導信號泄露噪聲比下界，確定出第k個用戶的信號泄露噪聲比；

以信號泄露噪聲比最大為準則，確定出包含球面波建模的最優發射方向；