[发明专利]一种无线回程波束对齐方法

说明书

本发明公开了一种无线回程波束对齐方法。本发明针对目前无线回程信道模型，充分挖掘毫米波通信技术、大规模MIMO技术的优势，首先提出基于毫米波大规模MIMO技术的无线回程统一信道模型，然后在此基础上，提出一种应对不同天气条件的波束对齐方案来切实提高超密集异构网络下微微基站的无线回程可靠性。本发明可以应用于宏蜂窝基站覆盖下的微微蜂窝小区基站与宏基站间的无线回程环境中，具有将强的实用性。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域。更具体地，涉及一种无线回程波束对齐方法。

背景技术

面对日益增长的移动多媒体数据需求，使用增加地理频谱可重用性的技术，如多层小区部署(即超密集异构网络，包括微微小区和毫微微小区)来提高频谱效率成为未来网络发展的必然趋势。超密集异构网络通常部署在城市中心、办公楼、商场、火车站、体育场等场所以支持小型、高吞吐量区域覆盖的需求。然而，部署异构小型网络的主要障碍是如何获得低成本，高可靠和高可扩展性的回程网络。

超密集异构网络中微微基站和毫微微基站的密集部署，给有线回程带来了诸多挑战，高额的工程施工与设计成本以及网络运营与支撑成本使得光纤等基站间的有线回程变得不现实。使用现有频谱资源来进行基站间的无线回程同样面临的严峻的考验。毫米波在30GHz到300GHz频段有丰富的频谱资源，相关研究人员已经证实毫米波在高速率数据传输方面存在巨大前景。毫米波的应用将为解决超密集异构蜂窝网络中微微小区基站无线回程和接入问题提供一种可能的方案。同时，毫米波技术可以很好的与在基站侧配置为几百或者上千根天线的大规模MIMO技术结合，有效地降低了大规模天线阵列的天线尺寸和制作难度降低，这就为大规模MIMO技术在超密集异构蜂窝网络中基站间的无线回程提供可能。此外，大规模天线的应用能够有效地提高信号连接的成功率，并能补偿毫米波段存在的路径损耗问题。

与传统微波多天线技术相比，毫米波大规模MIMO技术存在巨大优势。毫米波大规模MIMO技术不仅能够改善回程链路的可靠性，而且能为回程网络提供一个更为灵活有效的拓扑结构。

随着微微小区基站的大规模部署，一个更加接近实际的信道模型变得迫切。目前的无线回程信道模型较为单一，仅考虑了天气状况良好(近似自由空间传播)的信道模型，并没有考虑在风、雨等存在的天气条件下信道模型，并不能很好的匹配传播信道状态。待改进点有以下三个方面：

(1)充分考虑所有天气环境下的信道模型，使其更加接近实际；

(2)更加贴合毫米波大规模MIMO信道，使其有效提高无线回程链路质量；

(3)针对不同天气条件对无线回程波束对齐带来的影响，提出一种波束对齐方案来提高波束对齐概率。

发明内容

本发明将在毫米波大规模MIMO技术的基础上研究不同天气条件下5G异构网络微微基站的无线回程问题，并提出一种基于毫米波大规模MIMO信道统一模型的无线回程波束对齐技术以应对不同天气条件下因天线抖动带来的波束中断问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种无线回程波束对齐方法，所述方法基于毫米波大规模MIMO信道统一模型，所述模型为：

其中，M_MBS和M_SAP分别为宏蜂窝基站和微微蜂窝基站天线数目；

ρ＝PL(D)+aγ_R，

a为降雨系数，降雨时为1，不降雨时为0；为毫米波在雨中的衰减；

其中λ为子载波波长，D为基站与基站间的距离；

a_MBS(θ_l)和a_SAP(φ_l)为天线阵列响应向量；