[发明专利]基于联合最优功率分配的多权重机会波束成形系统及方法

说明书

本发明提供基于联合最优功率分配的多权重机会波束成形系统及方法，属于无线通信技术领域。本发明系统包括发射端和用户端，发射端包括OBF矩阵选择器、功率分配器、叠加器以及辐射天线阵列；本发明方法首先OBF矩阵选择器利用联合最优功率分配算法确定该次传输的OBF矩阵输入值，并对每个用户均选择信噪比最大的OBF矩阵；功率分配器确定分配给各个用户的功率；然后叠加器将经过功率分配的用户数据进行叠加并传送至辐射天线阵列；辐射天线阵列再进行广播发送；最后每个用户端分别获取广播数据并进行解码。本发明解决了现有技术的发射端在一个传输时刻仅能够服务一个用户导致系统传输效率低的问题。本发明可用于机会波束成形。

技术领域

本发明涉及多权重机会波束成形系统及方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

第五代移动通信技术(5th-Generation,5G)旨在提供更加高速、更加可靠的通信服务，在目前无线资源受限的情况下，为了达到更高的通信性能，就必须采用频谱利用更高的通信技术。MIMO波束成形技术利用了空间域极大的提高了无线通信系统的误码率和系统容量性能，因此波束成形技术已经成为了未来通信技术的核心技术，然而发射端需要完整的信道状态信息是波束成形技术可以引入分集和复用增益的最重要的前提假设，这种假设在一般的现有无线通信系统中往往是合理，但是对于一些特定的反馈链路搭建比较困难的通信环境，以及大量的天线数目和用户数目的情况下，发射端比较难以获得完整的信道状态信息，很明显传统的波束成形技术将无法继续引入分集增益和复用增益。因此如何利用波束成形技术在特殊信道环境下，以及大量的天线数目和用户数目的情况下继续获得分集增益和复用增益已经成为了5G后续演进技术中的重要研究内容。

最近几年，机会波束成形(Opportunistic Beamforming,OBF)技术逐渐引起无线通信研究者的重视，与传统波束技术相比机会波束成形的优势在于它的低反馈特性，传统波束成形技术需要接收机反馈完整的信道信息从而进行波束系数的配置，而机会波束成形技术仅仅需要接收机反馈用户的瞬时信噪比，基站选择最优的用户进行传输。但是目前的机会波束成形技术需要整个系统中有大量的用户等待服务，同时发射端在一个传输时刻仅仅能够服务一个用户，因此整个系统的传输效率比较低，为了进一步提高系统服务用户的能力，需要构建适用于低用户数目的下行MIMO广播系统的机会波束成形方案。

发明内容

本发明为解决现有下行链路多用户机会波束成形技术的发射端在一个传输时刻仅能够服务一个用户导致系统传输效率低的问题，提供了基于联合最优功率分配的多权重机会波束成形系统及方法。

本发明所述基于联合最优功率分配的多权重机会波束成形系统，包括：

发射端和用户端；

所述发射端包括OBF矩阵选择器、功率分配器、叠加器以及辐射天线阵列；OBF为机会波束成形；

所述OBF矩阵选择器用于接收需要发送的用户数据，确定OBF矩阵输入值，为每个用户数据选择OBF矩阵，并将用户数据传送到功率分配器；

所述功率分配器用于对用户数据进行联合最优功率分配，并传送至叠加器；

所述叠加器用于将经过功率分配的用户数据进行叠加并传送至辐射天线阵列；

所述辐射天线阵列用于接收从叠加器传送的数据并进行广播发送；

所述用户端用于获取辐射天线阵列发送的数据，并对获取的数据进行解码得到所需数据。

本发明所述基于联合最优功率分配的多权重机会波束成形方法，通过以下技术方案实现：

步骤一、发射端的OBF矩阵选择器利用联合最优功率分配算法确定该次传输的OBF矩阵输入值，并对每个用户均选择信噪比最大的OBF矩阵；OBF为机会波束成形；功率分配器根据OBF矩阵输入值确定分配给各个用户的功率，将用户数据对应进行功率分配后传送至叠加器；