[发明专利]一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法

权利要求书

1.一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、随机初始化K个基站搭载的频控阵频率与基站激活参数并令i＝1，k＝1，m＝1，其中，m为第m个天线，i为迭代次数，K为基站数量，f_k为第k个基站的M个天线各自频率组成的M行1列向量，b_k为第k个基站激活状态的控制参数，且b_k≥0，M为一个基站的天线数量；

S2、根据频控阵在t_s时刻的波束增益，计算得到波束增益中与第k个基站第m个天线的有关项cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]的导数并判断所述导数是否不等于零，若是，则进入步骤S3，否则，进入步骤S4，其中，f_k,m为第k个基站的m个天线的频率，τ_k,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻，f_l,n为第l个基站第n个天线的频率，τ_l,n,s为第l个基站的第n个天线的发射波束到目标的时刻，为波束增益中与第k个基站第m个天线的有关项cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]的导数，为第k个基站的m个天线第i-1次迭代的频率，为第l个基站第n个天线第i-1次迭代的频率，l,k＝1,...,K；n,m＝1,...,M；(l,n)≠(k,m)；

所述步骤S2中导数的表达式如下：

其中，d为均匀线阵天线之间的间距，2πf_k,mτ_k,m,s为第k个基站的第m个阵元发射的信号到达目标位置处的相位，为第k个基站的m个天线第i-1次迭代的频率，为第l个基站第n个天线第i-1次迭代的频率，τ_l,n,s为第l个基站的第n个天线的发射波束到目标的时刻，t_s为信号发射时刻，c为光速，(r_k,s,θ_k,s)为用户在t_s时刻相对于第k个基站的位置，2πτ_k,m,s为第k个基站的第m个阵元发射的信号到达目标位置处的相位项2πf_k,mτ_k,m,s中f_k,m的系数，τ_k,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻；

S3、针对所述导数不等于零时，分别计算得到波束增益中与第k个基站第m个天线的频率有关项cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]近似的参数α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s；

所述步骤S3中参数α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s的表达式如下：

其中，α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s为对波束增益中与第k个基站第m个天线的频率有关项cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]进行近似的参数，τ_k,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻，为第k个基站第m个天线在第i-1迭代时的频率，为第l个基站第n个天线第i-1次迭代的频率，τ_l,n,s为第l个基站的第n个天线的发射波束到目标的时刻，为波束增益中与频控阵频率有关项cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]对f_k,m的导数，为第k个基站的m个天线第i-1次迭代的频率，表示向上取整，表示向下取整，t_s为信号发射时刻，c为光速，d为均匀线阵天线之间的间距，r_k,s为第k个基站在t_s时刻与目标点的距离，θ_k,s为第k个基站在t_s 时刻与目标点之间的角度；

S4、针对所述导数等于零时，分别计算得到波束增益中与第k个基站第m个天线的频率有关项cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]近似的参数α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s；

所述步骤S4中参数α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s的表达式如下：

其中，α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s为对波束增益中与第k个基站第m个天线的频率有关项cos[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]进行近似的参数，为第k个基站第m个天线在第i-1迭代时的频率，τ_l,n,s为表示第l个基站的第n个天线的发射波束到目标的时刻，t_s为信号发射时刻，c为光速，为第l个基站第n个天线第i-1次迭代的频率，τ_k,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻，d为均匀线阵天线之间的间距，r_k,s为第k个基站在t_s 时刻与目标点的距离，θ_k,s为第k个基站在t_s 时刻与目标点之间的角度；

S5、根据步骤S3或步骤S4得到的参数α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s，计算得到第k个基站的m个天线第i次迭代的频率并令其中，代表所有，即把所有第i-1次迭代频率赋值给第i次迭代的频率l,n与k,m完全相等时除外，其中，代表所有，即把所有l＝1,…，K的第i-1次基站激活状态赋值给第i次迭代时的基站激活状态，其中，为第l个基站第n个天线第i次迭代的频率，为第l个基站第i次迭代的激活状态控制参数；

S6、判断所述中的计数值m是否大于M，若是，则进入步骤S7，否则，令计数值m加1，并返回步骤S2，其中，m为第m个天线，M为一个基站的天线数量；

S7、计算得到第k个基站第i次迭代的激活状态控制参数并令代表所有，即把所有第i-1次迭代频率赋值给第i次迭代的频率态，其中，代表所有，即把所有l＝1,…，K的第i-1次基站激活状态赋值给第i次迭代时的基站激活状态，l与k完全相等时除外，为第l个基站第n个天线第i次迭代的频率，为第l个基站第i次迭代的激活状态控制参数；

S8、判断所述激活状态控制参数中的计数值k是否大于K，若是，则进入步骤S9，否则，令计数值k加1，m＝1，并返回步骤S2，m为第m个天线，k为第k个基站，K为基站数量；

S9、判断是否满足终止条件，若是，则输出基站激活参数结束运行，完成频控阵基站的协作传输，否则，令迭代次数i加1,k＝1，m＝1，并返回步骤S2。