基于波束聚合的下行广播链路的毫米波MIMO-NOMA方法技术

本发明专利技术涉及一种基于波束聚合的下行广播链路的毫米波MIMO‑NOMA方法，属于通信领域。为了解决现有技术存在的下行广播链路中用户配对和波束精准对齐的问题，本发明专利技术提出了一种基于波束聚合的毫米波大规模MIMO‑NOMA方法。该发明专利技术中，基站通过波束赋形生成覆盖整个小区的大规模波束集合，其中多个相邻波束被汇集成一起以非正交的方式为一组相邻的用户提供服务，通过构建深度学习架构并采用线下训练线上应用的方式，依据信道状态信息设计近似最优的数字预编码矩阵，以减轻用户之间的干扰，实现用户之家的公平。本发明专利技术并不要求用户间严格的波束对齐，能够增加下行链路毫米波MIMO中NOMA方案应用的可能性。

Millimeter wave mimo-noma method for downlink broadcast link based on beam aggregation

【技术实现步骤摘要】
基于波束聚合的下行广播链路的毫米波MIMO-NOMA方法
本专利技术涉及一种基于波束聚合的下行广播链路的毫米波MIMO-NOMA方法，具体涉及大规模MIMO技术、非正交多址技术、混合波束赋形技术、深度学习技术的一种下行广播链路中基于波束聚合的毫米波大规模MIMO-NOMA方法，属于通信领域。
技术介绍
随着通信系统中的连接设备的爆炸式增长，可用的无线电资源变得极为稀少。为了缓解无线资源的短缺并提高通信的传输速率，一个直接的方法就是使用更高频率的频带资源。正如近年来蓬勃发展的毫米波通信，由于毫米波能够提供更宽的无线频带，其已被视为具有巨大潜力的技术之一。在毫米波通信中，引入大规模MIMO(Multi-inputMulti-output)以解决毫米波传输固有的问题。利用大规模天线带来的阵列增益和空中复用增益可以补偿毫米波系统的衰减，从而调高频谱效率，降低误码率。此外，利用毫米波的波长短的特点可以在小区域内实现大规模天线的布置。传统MIMO系统通常使用全数字预编码技术，其中每个天线与一个专用射频(RF)链相连。然而，在毫米波频带应用此本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于波束聚合的下行广播链路的毫米波MIMO-NOMA方法，其特征在于：包含以下步骤：/n步骤一、波束覆盖；/n小区基站配置大规模天线阵列，通过波束赋形生成能够覆盖整个小区的大规模波束集合，小区内包含N组配对用户组；在每组中，N

【技术特征摘要】
1.基于波束聚合的下行广播链路的毫米波MIMO-NOMA方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤一、波束覆盖；
小区基站配置大规模天线阵列，通过波束赋形生成能够覆盖整个小区的大规模波束集合，小区内包含N组配对用户组；在每组中，NRF个相邻波束被聚合并以非正交的方式覆盖K个用户，其中K＞NRF；
步骤二、确定用户接收信号；
数字预编码矩阵为FBB；信道为NRF个波束与第k个用户之间的信道系数向量；PBS为基站的功率，平均分配给各个波束；在第k个用户处的接收信号yk为：



其中fcBB，k为预编码FBB矩阵的第k列，vk为高斯噪声；sk为源符号矩阵中的第k个用户对应的符号；
其中K个用户的源符号为：



其中RF链的传输信号为：



其中xm为第m个RF链的传输信号；
步骤三、恢复用户的符号；
所述的步骤一中用户处采用多用户检测技术SIC算法检测；第k个用户的传输速率为Rk，Rk由SIC算法得到；
第k个用户处信噪比为：



其中，表示满足条件的的下标q的集合；vk为高斯噪声，方差为σk2；
第k个用户处的传输速率表示为：
Rk(FBB)＝log2(1+SINRk(FBB))(3)
为了保证多用户之间的公平性，基于最大化用户间的最小传输速率的原则对数字预编码矩阵优化，优化问题表示如下：






其中为预编码矩阵FBB的第j行，为的2阶范数；
所述步骤二中的数字预编码矩阵由公式(4a)P1问题给出，将该问题转化为等代价问题，即将最大-最小问题转化为等效的等代价问题，定义针对P1问题的最优预编码矩阵为F*，则得到以下结论：



其中Rl(F*)和Rm(F*)代表第l和m个用户的传输速率；
因此，最大-最小优化问题转化为等代价问题：



s.t.||fjr||2≤1，1≤j≤NRF(6b)
其中，|Rl(F)-Rm(F)|为用户间不公平的代价，λ为代价的权重；
步骤四、采用深度学习方法解决公式(6...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松立，王爱华，叶能，王培森，董俊伟，杨佳程，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11