[發明專利]一種用戶移動場景下多小區協作波束選擇及管理方法

在審

• 申請號: 202210410467.8
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114599045A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 李立華;陳藝苑
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W16/28
• 分類號: H04W16/28;H04B7/0413;H04B7/0426
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 高福勇

本發明公開了一種用戶移動場景下多小區協作波束選擇及管理方法，基于5G協議的波束管理流程，引入虛擬用戶概念，基站可以服務鄰小區的用戶，并將該鄰小區用戶看作本小區的虛擬用戶進行求解計算，將多小區協作問題轉化為單小區波束管理問題，設計了一套適用于5G用戶移動場景下多小區協作波束選擇及管理方法，目的是在多小區多用戶協作場景下，當用戶持續移動時，通過本方案的波束分配算法和功率分配算法，設計一種低復雜度的波束分配方案，將波束分配和功率分配過程獨立開來，使得最后小區邊緣用戶在移動過程中的平均速率能夠實現最大化，中心用戶的通信質量也能得到有效保障。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種用戶移動場景下多小區協作波束選擇及管理方法。

背景技術

毫米波Massive MIMO可以通過波束賦形技術對無線信號進行處理，產生方向性波束傳輸數據信息，波束的寬度越窄，方向性越好，信號增益也越大，然而同時也帶來了一個問題，假設發送端的波束和接收端的波束方向沒有實現對準，則數據不能被正確接收，偏離太大還可能導致通信鏈路中斷，中斷后的鏈路恢復以及波束的重新對準是需要深入研究的問題。

在5G標準化過程中，3GPP提出了波束管理的概念，波束管理是指基站和用戶間采用L1/L2過程來確定一組用于上下行傳輸的gNB(5G基站)/UE波束，即實現發送端和接收端之間的波束對準、波束跟蹤和波束恢復的過程。無論UE處于空閑模式的初始接入階段，還是處于連接模式的數據傳輸階段，都需要進行波束管理操作。在空閑狀態下，UE對gNB的掃描波束進行測量，實現初始接入和波束對準；在連接狀態下，UE對gNB的發送波束進行測量，進行波束調整和波束跟蹤。

根據波束是否被預先設定可以將波束管理分為基于碼本的波束管理技術和基于非碼本的波束管理技術，基于碼本的波束管理技術可分為波束掃描、波束測量、波束上報、波束恢復和波束跟蹤，基于非碼本的波束管理技術可分為波束追蹤和波束切換。由于基于碼本的波束管理技術更為廣泛，且實用性比較高，因此本文重點研究基于碼本的波束管理技術。

下面以下以下行傳輸為例，介紹基于碼本的波束管理技術過程。波束掃描是指在初始階段，基站向用戶發送不同方向的波束，波束測量是指用戶在接收到這些不同方向的波束后對接收信號的質量進行測量，波束上報是指用戶將波束測量階段測量的結果上報給基站，波束恢復是指鏈路中斷以后重新建立通信鏈路的過程，波束切換則是指在用戶移動過程中由于位置的改變使得收發端動態調整波束的過程。

現有多小區多用戶波束選擇方案中引入“關聯因子”和“虛擬用戶”的概念，以二進制變量表示波束與用戶是否關聯，設定每個小區中每個波束只能服務于一個用戶，將小區中波束選擇問題變成通過關聯因子求解的問題。并且將小區邊緣需要多個基站同時服務的用戶拆分為本小區用戶和鄰小區服務的“虛擬用戶”，同時考慮小區間協作，通過解耦，將多小區波束選擇問題化解為獨立單小區波束選擇問題。現有技術具有以下缺陷：

1、現有方案僅考慮了用戶初始接入下的波束選擇問題，沒有考慮移動場景下用戶的波束選擇和波束切換問題。

2、現有方案先綜合考慮單/多波束服務用戶，再將多波束分配到單小區進行優化，沒有考慮到單波束服務用戶和多波束服務用戶之間的區別。

3、現有方案在設計連續變量(功率)和離散變量(波束關聯因子)時采用聯合設計方案，這種設計方式容易使得用戶不能獲得最優分配。

發明內容

本發明針對上述問題，設計一種用戶移動場景下多小區協作波束選擇及管理方法。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本發明提供的一種用戶移動場景下多小區協作波束選擇及管理方法，包括以下步驟：

S1.多小區多用戶系統在初始接入過程后每個用戶獲得最優波束匹配對；

S2.每隔時間間隔Ts進行一次波束掃描，計算每個小區用戶位置；