[发明专利]基于移动场景下波束域信道矩阵的自适应降维方法

说明书

本发明提供了一种基于移动场景下波束域信道矩阵的自适应降维方法，首先根据初始信道状态信息，在初始时刻对移动站分配波束；根据移动站的速度和方向计算离去角AoD的变化与时间的关系，然后在移动站移动过程中，判断离去角的变化值是否超过一个波束的覆盖范围直至调整至所需变化，最后对降维后的信道矩阵做预编码。本发明的有益效果体现在：通过对移动站进行波束分配后，即完成了波束域信道的降维，全维的波束域信道矩阵可用降维的波束域信道矩阵等效代替，此时，它的维度远小于全维的信道矩阵，因此在做矩阵相乘和求逆计算时可以有效降低预编码计算的复杂度。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于移动场景下波束域信道矩阵的自适应降维方法。

背景技术

多天线发送和多天线接收(Input Multiple Output，MIMO)是移动通信长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统中的一项关键技术。随着移动数据业务量的增长，基站侧配置大量天线的大规模MIMO(massive MIMO，简称M-MIMO)系统成为下一代移动通信系统(5G)的关键技术。大规模MIMO系统的天线数量很大，通信系统中的计算复杂度变高，因此，如何降低M-MIMO系统计算复杂度已成为了研究热点，其中波束域空分多址(beam divisionmultiple access，BDMA)技术是其中一例。BDMA技术将传统的物理信道矩阵进行特征分解得到波束域信道矩阵，在波束域矩阵中一个向量代表一个波束且各个波束互不相关，一个用户的波束域信道增益相对集中地分布在若干个波束上，因此可以对不同用户分配互不重叠的波束，从而将多用户MIMO信道等效分解为多个单用户信道。此时，信道维度被大幅降低，使得系统中的计算复杂度(如信道估计，信号预编码等)得到有效降低。

经对现有技术文献的检索发现，Chen Sun等人在《IEEE Transactions onCommunications,June 2015,pp.2170-2184(电气电子工程师协会通信领域期刊，2015年6月，第2170-2184页)》上发表的文章“Beam Division Multiple Access Transmission forMassive MIMO Communications(大规模MIMO通信系统中的波束域空分多址)”，他们首次提出了波束域的概念，并提出了下行链路的最优传输方案；同时，设计了下行链路的用户调度方法，提出了BDMA的多址方案。另经检索发现，Xiaochen Xia等人在《IEEE Transactionson Vehicular Technology,October 2017，pp.8845-8862(电气电子工程师协会车辆技术通信领域期刊，2017年10月，第8845-8862页)》上发表的文章“Beam-Domain Full-DuplexMassive MIMO:Realizing Co-Time Co-Frequency Uplink and Downlink Transmissionin the Cellular System(波束域全双工大规模MIMO:蜂窝系统中实现同频共时上行和下行传输)”。借助波束域信道矩阵，提出了大规模MIMO系统中的全双工传输方案。但是上述两文都是考虑静止场景，信道的时变性较小的情况。在波束域信道的研究中，对移动场景信道的分析少有提及。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种基于移动场景下波束域信道矩阵的自适应降维方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

基于移动场景下波束域信道矩阵的自适应降维方法，包括如下步骤：

S1、根据初始信道状态信息，在初始时刻对移动站分配波束；

S2、根据移动站的速度和方向计算离去角AoD的变化与时间的关系：在首次波束分配之后，移动站将其移动速度和方向反馈给基站，基站端根据移动站的位置和移动状态信息，计算AoD随时间t的变化，计算公式为：