一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法技术

本发明专利技术属于波束调制技术领域，公开了一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法，在初始接入流程的训练过程中，收集用户组有定位误差的历史定位信息，通过用户组速度状态与位置信息的结果，得到速度与定位误差范围内用户组高概率位置，与基站各波束覆盖范围进行扫描匹配，波束匹配优先级的排序依据波束匹配的准确率，对用户组发送波束。在波束共享阶段，利用第一阶段得到的每个用户组的波束，得到这些波束之间的干扰关系矩阵。根据干扰关系矩阵数值的降序排列，合并具有干扰关系的波束，并更新合并后波束的波束宽度，直到波束间的夹角大于波束宽度的初始值。在保证公平性的同时消除了用户间的强干扰，并且减少了平均对齐时延，提高了系统容量。高了系统容量。高了系统容量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法


[0001]本专利技术属于波束调制
，具体涉及一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法。

技术介绍

[0002]面对5G时代提出的系统大容量需求，毫米波由于拥有丰富的频谱资源，并且具有与大规模天线技术结合的能力，可以极大地提高无线网络的系统容量，满足对系统容量的需求。在使用毫米波通信过程中，为了解决严重的路径损耗问题，毫米波通信系统使用窄波束进行方向性传输。为了能够在用户与基站间建立稳定可靠的毫米波通信链路，通常需要进行波束扫描，在一个粗粒度范围内扫描所有可能的方向，选择信道状况最好的方向作为收发方向，实现收发双方的波束对齐。而在波束对齐的过程中没有有效的数据传输，由此引入了对齐时延。此外用户间相互干扰严重限制了毫米波通信系统的容量。因此，亟需一种技术方案，同时考虑波束匹配赋形时延与用户间干扰对系统的影响。
[0003]更为重要的一点是，在波束匹配赋形过程中，用户往往处于运动状态，因此如何针对处于运动状态的用户进行波束匹配赋形，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法，使用波束共享的用户，在保证了公平性的同时消除了用户间的强干扰，并且减少了平均对齐时延，从而达到提高系统容量和服务的效果。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法，包括步骤：
[0006]S1、获取用户组定位信息，并根据定位信息计算波束搜索角度；
[0007]S2、根据波束搜索角度、半功率波束宽度计算发送的波束个数；
[0008]S3、将所有用户组的运动速度进行量化，并将量化后得到的速度状态空间对应到相应速度范围内，得到所有不同波束的对准波束概率；
[0009]S4、根据对准波束概率进行波束匹配，并将波束宽度的初始值均赋为W0，波束间产生强干扰的门限间角的初始值均赋为α
min
；
[0010]S5、根据门限间角、用户组匹配得到的波束之间的波束间角，构建波束间的干扰关系矩阵；
[0011]S6、利用干扰关系矩阵对具有干扰关系的干扰波束进行合并，以得到合并波束；
[0012]S7、根据干扰波束之间的波束间角、干扰波束的波束宽度计算干扰波束间的重叠间角；
[0013]S8、根据重叠间角、干扰波束的波束宽度更新合并波束的波束宽度，并将合并波束对应的用户组标记为同一组，并根据波束合并后各波束宽度更新各波束之间的门限间角；
[0014]S9、重复步骤S5
‑
S8，直至各波束之间的波束间角均大于波束宽度的初始值W0。
[0015]作为优选方案，步骤S1，具体包括以下步骤：
[0016]S1.1、利用北斗卫星获取用户组的定位信息；
[0017]S1.2、根据定位信息计算用户组与基站之间的距离，计算公式为：
[0018][0019]其中，d
is
表示第i个用户组与基站之间的距离，表示第i个用户组当前定位信息坐标；
[0020]S1.3、根据距离、定位误差计算波束搜索角度，计算公式为：
[0021][0022]其中，表示第i个用户组的波束搜索角度，σ
iq
表示第i个用户组的定位信息的定位误差。
[0023]作为优选方案，步骤S2，具体包括以下步骤：
[0024]S2.1、根据毫米波LOS链路模型计算半功率波束宽度，表示为：
[0025][0026]其中，θ
i
‑
3dB
表示第i个用户组的半功率波束宽度、P
ir
表示第i个用户组的接收功率、P
it
表示第i个用户组的发射功率、n
il
表示第i个用户组的毫米波LOS通信指数，d
i0
表示第i个用户组的参考距离；
[0027]S2.2、根据波束搜索角度、半功率波束宽度计算发送的波束个数，计算公式为：
[0028][0029]其中，B
i
表示第i个用户组的波束个数。
[0030]作为优选方案，步骤S3中，不同波束的对准波束概率计算公式具体为：
[0031][0032]其中，P(b
ik
)表示发射端与第i个用户组通信的第k个波束的对准波束概率，表示第i个用户组在上一周期内的平均运动速度，x
i1
表示第i个用户组在上一周期内的运动距离，v
ikc
表示发射端与第i个用户组在第c个速度状态下通信的第k个波束的速度，N
i
表示第i个用户组的速度状态总数。
[0033]作为优选方案，骤S5，具体为：
[0034]当两波束间的波束间角小于该两波束间的门限间角，则表示该两波束之间产生强干扰，以此构建波束间的干扰关系矩阵。
[0035]作为优选方案，步骤S6，具体为：
[0036]将干扰关系矩阵按照每个波束干扰其他波束数值的降序进行排列，并将干扰关系矩阵降序排列的数值中大于干扰系数门限的所对应的干扰波束进行合并。
[0037]作为优选方案，步骤S7中，重叠间角的计算公式具体为：
[0038][0039]其中，表示第i个用户组与第j个用户组匹配得到的波束之间的重叠间角，W
i
和W
j
分别为第i个用户组与第j个用户组的波束宽度，α
ij
表示第i个用户组与第j个用户组匹配得到的波束之间的波束间角。
[0040]作为优选方案，步骤S8中：
[0041]合并波束的波束宽度W
’
的计算公式具体为：
[0042][0043]各波束之间的门限间角的更新公式具体为：
[0044][0045]其中，表示波束合并后第i个用户组与第j个用户组匹配得到的波束之间的门限间角，W
i
’
和W
j
’
分别表示波束合并后的第i个用户组与第j个用户组的波束宽度。
[0046]作为优选方案，步骤S4，还包括：
[0047]判断波束匹配后接收功率是否大于设定的功率阈值，若否，则依据对准波束概率优先级对剩余波束进行匹配，若是，则波束匹配完成，并执行步骤S5。
[0048]作为优选方案，步骤S8与步骤S9之间还包括步骤：
[0049]判断接收功率是否大于设定的功率阈值，若否，对不符合的用户组重复步骤S5
‑
S8，直到符合功率阈值。
[0050]本专利技术的有益效果是：针对运动的终端用户，有效利用了北斗位置资源和数据资源，同时考虑波束匹配赋形时延与用户间干扰对系统的影响。使用波束共享的用户，在保证了公平性的同时消除了用户间的强干扰，并且减少了平均对齐时延，从而达到提高系统容量和服务的效果。
附图说明
[0051]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法，其特征在于，包括步骤：S1、获取用户组定位信息，并根据定位信息计算波束搜索角度；S2、根据波束搜索角度、半功率波束宽度计算发送的波束个数；S3、将所有用户组的运动速度进行量化，并将量化后得到的速度状态空间对应到相应速度范围内，得到所有不同波束的对准波束概率；S4、根据对准波束概率进行波束匹配，并将波束宽度的初始值均赋为W0，波束间产生强干扰的门限间角的初始值均赋为α
min
；S5、根据门限间角、用户组匹配得到的波束之间的波束间角，构建波束间的干扰关系矩阵；S6、利用干扰关系矩阵对具有干扰关系的干扰波束进行合并，以得到合并波束；S7、根据干扰波束之间的波束间角、干扰波束的波束宽度计算干扰波束间的重叠间角；S8、根据重叠间角、干扰波束的波束宽度更新合并波束的波束宽度，并将合并波束对应的用户组标记为同一组，并根据波束合并后各波束宽度更新各波束之间的门限间角；S9、重复步骤S5
‑
S8，直至各波束之间的波束间角均大于波束宽度的初始值W0。2.根据权利要求1所述的一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法，其特征在于，步骤S1，具体包括以下步骤：S1.1、利用北斗卫星获取用户组的定位信息；S1.2、根据定位信息计算用户组与基站之间的距离，计算公式为：其中，d
is
表示第i个用户组与基站之间的距离，表示第i个用户组当前定位信息坐标；S1.3、根据距离、定位误差计算波束搜索角度，计算公式为：其中，表示第i个用户组的波束搜索角度，表示第i个用户组的定位信息的定位误差。3.根据权利要求2所述的一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法，其特征在于，步骤S2，具体包括以下步骤：S2.1、根据毫米波LOS链路模型计算半功率波束宽度，表示为：其中，θ
i
‑
3dB
表示第i个用户组的半功率波束宽度、P
ir
表示第i个用户组的接收功率、P
it
表示第i个用户组的发射功率、n
il
表示第i个用户组的毫米波LOS通信指数，d
i0
表示第i个用户组的参考距离；S2.2、根据波束搜索角度、半功率波束宽度计算发送的波束个数，计算公式为：
其中，B
i
表示第i个用户组的波束个数。4.根据权利要求3所述的一种基于波束共享的高速移动终端波束调度方法，其特征在于，步骤S3中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张井合，朱春生，李战楠，
申请(专利权)人：金华航大北斗应用技术有限公司，
类型：发明
国别省市：