大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法技术方案

本发明专利技术的提出一种大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法，包括：步骤1，基站对波束进行扫描，用户依次测量成形波束信道特性，从中选出候选波束反馈给基站；步骤2，基站收集用户反馈的候选波束信息，建立基站候选波束集及每个候选波束的干扰波束表；步骤3，基站根据用户反馈的候选波束信息向用户发送参考信号，用户利用参考信号进行信道测量，并将测量结果反馈给基站；步骤4，基站根据波束间的干扰关系表、用户反馈的信道测量信息、用户的候选波束为每个天线面板分配波束。所述方法能够通过减少波束间干扰改善信道质量，从而提升系统整体性能；既能反映两波束间干扰强度的近似情况，又可以简化波束间干扰强度的计算。又可以简化波束间干扰强度的计算。又可以简化波束间干扰强度的计算。

【技术实现步骤摘要】
大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法。

技术介绍

[0002]5G普及以来，大规模MIMO技术已经在5G中得到广泛应用，大规模MIMO中采用了大量的天线阵列，使得基站和用户有条件通过天线权值向量调整将发送接收信号由之前的全向辐射改为定向的波束，从而在固定的方向上极大程度提高增益，这就是波束赋形技术，不过，由于波束赋形的波束范围较窄，从而导致其对方向较为敏感，因此就需要一种技术能够快速且稳定地将波束对准到用户。
[0003]波束管理技术，便是专门为了解决这一问题而提出的新兴技术，波束管理在3GPP R15标准中首次提出，并在38.912协议中进行了定义，波束管理通过波束扫描、波束测量、波束报告和波束确定等技术手段，使基站能够快速选择信道质量最好的波束与用户建立连接，从而保证通信质量。
[0004]PF算法是一种能够在系统整体性能和用户公平性之间保持良好折中的资源调度算法，该算法的核心思想，是将用户需求的瞬时速率，除以一段时间内的平均速率，信道质量越好，瞬时速率就越大，使该用户PF因子增大，能够保证系统性能尽可能高；一段时间内调度次数越少，平均速率越小，也能使PF因子增大，从而保证信道质量差的用户得到有效服务，PF算法通过保证用户公平性的同时尽可能提高系统平均吞吐量，实现尽可能优化的资源利用效率，因此，在波束选择中采用PF算法作为基站选择发送波束的算法能够获取良好的性能及用户体验。
[0005]在实际5G小区中，每个基站同时有多个发送波束，如果两波束方向相近，相互之间可能产生严重的波束间干扰，从而影响信道质量。基于现有技术存在的如上述问题，本专利技术提供一种大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法，包括：
[0009]步骤1，基站对波束进行扫描，用户依次测量成形波束信道特性，从中选出候选波束反馈给基站；
[0010]步骤2，基站收集用户反馈的候选波束信息，建立基站候选波束集及每个候选波束的干扰波束表；
[0011]步骤3，基站根据用户反馈的候选波束信息向用户发送参考信号，用户利用参考信号进行信道测量，并将测量结果反馈给基站；
[0012]步骤4，基站根据波束间的干扰关系表、用户反馈的信道测量信息、用户的候选波束为每个天线面板分配波束。
[0013]进一步地，步骤1中包括：
[0014]步骤1.1，基站依次遍历所有波束并向用户发送波束管理信号，用户接收波束成形信号后进行波束测量，选出质量最好的波束对，基站轮流发送所有配置波束，对于第i个发射波束，用户U
m
基于最大RSRP准则选择一个接收波束，组成服务波束对如下式(1)：
[0015][0016]其中，是用户U
m
所有接收波束组成的集合，作为服务波束对时U
m
的接收波束；
[0017]基站与用户U
m
所有服务波束对组成服务波束对集合为下式(2)：
[0018][0019]其中，λ
T
是发射波束的数量；
[0020]步骤1.2，用户选出质量最好的K个波束对作为候选波束对，并反馈给基站；
[0021]用户U
m
的候选波束集合为下式(3)：
[0022][0023]其中，对于有
[0024]用户选出候选波束对后向基站报告波束信息，并向基站发送上行探测信号。
[0025]进一步地，步骤2包括：
[0026]步骤2.1，基站构造候选波束表；
[0027]步骤2.2，基站对波束间干扰关系表进行初始化；
[0028]步骤2.3，基站根据用户候选波束选择情况，计算波束B
i
与其他各个波束之间的干扰强度；
[0029]步骤2.4，基站根据所得的干扰强度，构建波束B
i
与其他各波束间干扰关系，并添加到干扰关系表中，完成波束间干扰关系表的建立。
[0030]进一步地，步骤3包括：
[0031]步骤3.1，基站接收到用户反馈的波束信息后，在候选波束方向上向用户发送基于混合波束赋形的成形CSI
‑
RS信号；
[0032]步骤3.2，用户接收CSI
‑
RS信号、进行CSI测量，并向基站发送CQI和RI反馈，反馈信息中包含参考信号对应的用户测量信号与干扰噪声比SINR的信息。
[0033]进一步地，步骤4包括：
[0034]步骤4.1、基站根据用户反馈的信道信息，计算每个面板上所有波束的PF因子；
[0035]步骤4.2、基站依据干扰波束表，计算每个波束的优先级，选取优先级最高波束作为所在面板的发射波束；
[0036]步骤4.3、在候选面板和候选波束集合中删除已分配的面板和波束；
[0037]步骤4.4、为剩余未分配波束面板按照步骤4.1至4.3进行基于干扰规避算法的波束选择。
[0038]进一步地，步骤2.1中，基站遍历自身所服务的所有用户，获取每一个用户反馈的候选波束对信息S
m
，每个用户有若干个候选波束，相对地，每个候选波束也对应若干个不同用户，对于基站的候选波束B
i
，如果B
i
位于某个用户U
m
反馈的候选波束集合中，把该用户U
m
加入波束B
i
的用户集合中，波束B
i
的用户集合表示为下式(4)：
[0039][0040]依据式(4)，求得之后，将波束B
i
与进行配对，得到波束与其对应用户集合的对应关系根据获得基站候选波束表，候选波束表中包含基站所有候选波束及每个候选波束对应的用户集合，候选波束表表示为下式(5)：
[0041][0042]其中，L为基站的候选波束个数。
[0043]进一步地，步骤2.2中，基站对波束间干扰关系表进行初始化包括：将两个波束B
i
和B
j
的序号以及干扰强度I
ij
作为波束间干扰关系表中第i行第j列的元素，表示为Cross
i，j
＝(<B
i
，B
i
>，I
ij
)，波束间干扰关系表表示为下式(6)：
[0044][0045]I
ij
为波束B
i
与B
j
之间干扰强度，L为候选波束个数；
[0046]基站将所有候选波束加入波束间干扰关系表中。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法，其特征在于，包括：步骤1，基站对波束进行扫描，用户依次测量成形波束信道特性，从中选出候选波束反馈给基站；步骤2，基站收集用户反馈的候选波束信息，建立基站候选波束集及每个候选波束的干扰波束表；步骤3，基站根据用户反馈的候选波束信息向用户发送参考信号，用户利用参考信号进行信道测量，并将测量结果反馈给基站；步骤4，基站根据波束间的干扰关系表、用户反馈的信道测量信息、用户的候选波束为每个天线面板分配波束。2.根据权利要求1所述的大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法，其特征在于，步骤1中包括：步骤1.1，基站依次遍历所有波束并向用户发送波束管理信号，用户接收波束成形信号后进行波束测量，选出质量最好的波束对，基站轮流发送所有配置波束，对于第i个发射波束用户U
m
基于最大RSRP准则选择一个接收波束组成服务波束对如下式(1)：其中，是用户U
m
所有接收波束组成的集合，是作为服务波束对时U
m
的接收波束；基站与用户U
m
所有服务波束对组成服务波束对集合为下式(2)：其中，λ
T
是发射波束的数量；步骤1.2，用户选出质量最好的K个波束对作为候选波束对，并反馈给基站；用户U
m
的候选波束集合为下式(3)：其中，对于且有3.根据权利要求2所述的大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法，其特征在于，步骤2包括：步骤2.1，基站构造候选波束表；步骤2.2，基站对波束间干扰关系表进行初始化；步骤2.3，基站根据用户候选波束选择情况，计算波束B
i
与其他各个波束之间的干扰强度；步骤2.4，基站根据所得的干扰强度，构建波束B
i
与其他各波束间干扰关系，并添加到干扰关系表中，完成波束间干扰关系表的建立。4.根据权利要求3所述的大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法，其特征在于，步骤3包括：步骤3.1，基站接收到用户反馈的波束信息后，在候选波束方向上向用户发送基于混合
波束赋形的成形CSI
‑
RS信号；步骤3.2，用户接收CSI
‑
RS信号、进行CSI测量，并向基站发送CQI和RI反馈，反馈信息中包含参考信号对应的用户测量信号与干扰噪声比SINR的信息。5.根据权利要求4所述的大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法，其特征在于，步骤4包括：步骤4.1、基站根据用户反馈的信道信息，计算每个面板上所有波束的PF因子；步骤4.2、基站依据干扰波束表，计算每个波束的优先级，选取优先级最高波束作为所在面板的发射波束；步骤4.3、在候选面板和候选波束集合中删除已分配的面板和波束；步骤4.4、为剩余未分配波束面板按照步骤4.1至4.3进行基于干扰规避算法的波束选择。6.根据权利要求3
‑
5中任一项所述的大规模多天线系统基于干扰规避的波束选择方法，其特征在于，步骤2.1中，基站遍历自身所服务的所有用户，获取每一个用户反馈的候选波束对信息S
m
，每个用户有若干个候选波束，相对地，每个候选波束也...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵中原，纪晓东，贾超，宋朋高，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：