[发明专利]利用网络环境上下文信息实现的智能波束配准方法与装置有效

专利信息
申请号: 202010743032.6 申请日: 2020-07-29
公开(公告)号: CN111865446B 公开(公告)日: 2021-04-06
发明(设计)人: 何世文;黄凤青;蔡康利;熊绍文;袁军;于胡飞;赵颖 申请(专利权)人: 中南大学
主分类号: H04B17/12 分类号: H04B17/12;H04B17/21;H04W40/08;H04W40/20;H04W36/00;G06F16/24
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 孟红梅
地址: 410083 湖南*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 利用 网络 环境 上下文 信息 实现 智能 波束 方法 装置
【说明书】:

发明公开了一种利用网络环境上下文信息实现的智能波束配准方法与装置。该方法根据基站和移动终端位置、网络环境上下文信息及周围传输介质对电磁传输的影响信息计算用于数据传输的通信链路所对应的收发波束对信息;根据基站位置、移动终端位置和天气信息判断知识图谱库中是否已经存储与相应信息对应的有效通信链路信息,若存在则直接选取用于数据传输的通信链路所对应的收发波束对信息,否则通过传统波束训练获取实时收发波束对信息或重构通信环境立体方位图计算切换波束对信息;该方法还利用人工智能理论预测移动终端波束切换位置,从而进行切换波束对预估计。本发明可以在移动通信场景中实现低开销训练和高效地波束配准及建立通信链路。

技术领域

本发明涉及到无线通信领域,尤其涉及一种利用网络环境上下文信息实现的智能波束配准方法与装置。

背景技术

第五代移动通信技术(5G:The 5th Generation mobile communicationtechnology)标准制定组织3GPP计划利用频谱资源丰富的毫米波频段(10-300GHz)解决运行在6GHz以下频段的第四代移动通信技术(4G:The 4th Generation mobilecommunication technology)LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)系统所面临的频谱资源紧张问题。但毫米波频段传播面临路径损耗和穿透损耗大的问题。基于大规模天线阵列的定向传输可有效补偿高路径损耗,同时密集部署基站也是毫米波频段短通信范围的补救措施。然而,这给系统设计带来了新的挑战:首先,定向传输要求毫米波基站(mmBS:mmwave Base Station)和移动终端或者毫米波通信节点之间达到精确的波束对准,这对于6GHz以下频段的全方位传输而言不是必要的;其次,毫米波信号由于过大的穿透损耗而容易受到障碍物(如建筑物,植物叶子)的阻塞。因此,不精确的波束对准会严重影响毫米波系统的性能,而且必须根据环境的变化进行对准和调整波束方向。在移动通信场景中,频繁的波束校准将带来不可估量的业务开销且可能导致无法建立真正的通信链路。因此,快速、有效的波束校准对高数据速率毫米波通信至关重要。

IEEE 802.11ad中基于码本的波束对准方法分为扇区级扫描阶段和波束优化阶段:扇区级扫描阶段分为发送扇区级扫描与接收扇区级扫描,前者用于确定发送设备的最佳发射方向,后者用于确定接收设备的最佳接收方向;波束优化阶段通过收发波束联合调整,进一步优化波束方向。对于大规模天线阵列系统,其波束数目和阵元数目较大,基于码本的波束形成方法的波束训练开销极大,在动态或时变场景中甚至无法实现频繁且精确的波束对准。通过获得基站和移动终端的位置信息辅助波束形成,即基站和移动终端之间的相对定位将波束成形尝试指向特定扇区中,可以完全跳过波束形成机制的扇区级扫描阶段,直接继续进行到波束优化阶段。进而降低波束形成过程所需的计算开销及解决用于基站和移动终端之间毫米波通信的可用发射或接收波束所需时间。在基站处通过离线学习构建位置指纹数据库,存储每个位置上接收功率较大的部分波束对,每次直接从指纹数据库中选出部分波束对进行波束训练,与采用穷举搜索的波束对准方法相比,大大地降低了波束训练开销。现有波束对准方法的设计旨在利用辅助信息减少用于训练的波束训练开销。此方法类似于通过位置指纹确定扇区级信息,然后在特定的扇区内进行波束训练。

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