[發明專利]非完美信道狀態下的移動中繼輔助魯棒MIMO高速通信傳輸方法

在審

• 申請號: 202111682823.3
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114337744A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 張華;曾成;王俊波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0426;H04B7/185
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 秦秋星

本發明公開了一種非完美信道狀態下的移動中繼輔助魯棒MIMO速通信傳輸方法，該方法利用移動中繼的高速移動特性，將其作為移動中繼，快速建立基站與多個用戶之間的寬帶高速MIMO無線通信鏈路。基于非完美信道信息，設計了聯合MIMO系統魯棒波束賦形策略和軌跡規劃的高速傳輸方法。在設計MIMO系統魯棒波束賦形策略和軌跡規劃時，系統會根據信道誤差和用戶通信需求，不斷優化設計，從而增大廣域覆蓋無線通信系統的傳輸吞吐量。

技術領域

本發明涉及基于非完美信道信息的高速MIMO無線通信技術領域，特別是涉及一種非完美信道狀態下的移動中繼輔助魯棒MIMO高速通信傳輸方法。

背景技術

多輸入多輸出(MIMO)技術可以表現出最大的分集增益改進，特別是對于多用戶、遠距離的廣域通信場景。當用戶分在一個較為廣闊的區域時，天線陣列的波束方向可以根據用戶的地理位置輕松確定，同時與協作多播波束成形合并進一步提升系統的速率。此外，可以通過派遣自主無人設備同時為多個用戶提供服務，在這種情況下，即使在稀疏散射場景下，自主無人設備也能通過多用戶MIMO技術獲得復用增益。

啟用多天線自主無人設備輔助的寬帶高速MIMO系統需要準確的信道狀態信息(CSI)以獲得最佳性能，由于自主無人設備和用戶的移動性，這實際場景下很難獲取完美信道信息。為了提高系統可靠性，需要精心設計為支持基于無人設備的網絡量身定制的MIMO技術，以應對存在信道估計誤差或者不確定性的MIMO通信場景。然而，目前并沒有非完美信道狀態下的移動中繼輔助魯棒MIMO高速通信傳輸方法。如果直接采用傳統的完美信道通信方法，將會導致波束無法對準，通信系統性能損失的現象。

目前，現有基于完美信道信息的通信系統存在以下本質上差別：

1、當用戶處于移動狀態時，難以對準用戶，導致性能下降甚至通信中斷。

2、當用戶遠離基站時，會導致衰落和延時增大，無法滿足延遲容忍服務要求。

3、未能考慮移動中繼輔助的無線通信方法，即利用移動中繼作為中繼，提供高靈活性的通信服務。

4、未能考慮聯合軌跡和波束賦形的策略設計，進一步提升系統通信狀態以及通信速率。

因此現有的靜態中繼無線通信傳輸方式存在覆蓋范圍有限、維護成本大、難以適應廣域覆蓋環境和通信時延長的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種非完美信道狀態下的移動中繼輔助魯棒MIMO高速通信傳輸方法，以解決非完美信道信息下無線通信方案設計。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種非完美信道狀態下的移動中繼輔助魯棒MIMO高速通信傳輸方法，該方法針對實際通信場景下非完美信道信息的通信傳輸方案設計，基于移動中繼(包括無人機、無人船、無人車等)魯棒MIMO高速通信傳輸方法，實現多用戶場景下的寬帶高速MIMO通信服務。

包括如下步驟：

步驟S1、用戶向控制中心發送通信需求，所述控制中心接收所述多用戶通信需求后整理用戶的位置信息和通信息。隨后派遣多天線自主移動設備，將其作為地面基站的中繼提供MIMO高速通信服務；

步驟S2、根據S1收到的多用戶信息，整理多用戶坐標和歷史軌跡。采用離散時隙方法，將整個任務周期離散化若干個長度很短的實習序列，然后計算每個時隙下的用戶坐標；

步驟S3、根據S2得到的時隙化用戶坐標和信道估計誤差模型，建立當前時隙下基于非完美信道信息的MIMO基站到移動中繼信道模型，以及移動中繼到多用戶的信道模型，然后建立非完美信道信息下對應傳輸模型和傳輸速率；