一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统，获取系统中多个用户到多个节点的首径时延以及下行信道状态信息；获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。优点：仅需要多个子带的一个信道矩阵，根据时延（时延偏差）构造出多个子带的信道；采用优化的预编码，得到多子带公共预编码矩阵，该预编码可最大化多子带的和速率。编码可最大化多子带的和速率。编码可最大化多子带的和速率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法及系统，属于无线通信传输


技术介绍

[0002]Multi
‑
TRP协作传输是5G
‑
NR系统Release
‑
16提出的一种技术，它可以有效提高无线通信系统频谱效率以及可靠性，被视为低时延高可靠传输的关键使能技术。Multi
‑
TRP协作传输也可以被视为4G
‑
LTE的协作多点传输技术的演进。
[0003]在多节点多用户下行协作传输系统中，多个用户到多个节点的时延不同。因此，对于正交频分复用(OFDM)系统，多个用户到多个节点的时延无法采用发送提前进行补偿。每个节点在去循环前缀时，不可能完美卡在所有用户的循环前缀的位置，即存在符号时间偏差，从而在频域产生与频率相关的相位旋转。因此，即使单个用户与节点的频率选择性不大，但是多用户到多节点的信道矩阵整体上频率选择性严重。这种新特性使得在多节点多用户系统中多个子载波采用相同的预编码时性能会恶化。因此，需要针对这种新的信道特点，研究多子带预编码方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种适用于Multi
‑
TRP协作传输的多子带预编码方法及系统。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，包括：
[0006]获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个发射及接收点、多个用户终端和中心处理单元；
[0007]获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；
[0008]根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。
[0009]进一步的，所述获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，包括：
[0010]多个用户终端到多个发射及接收点的传输模式采用频分双工模式，通过符号采样时间偏差获得多用户与多发射及接收点之间的时延偏差、通过用户终端反馈得到下行信道状态信息。
[0011]进一步的，所述获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，包括：
[0012]多个用户终端到多个节点的传输模式采用时分双工模式，通过上行探测信道估计
获得多个用户终端与多个发射及接收点之间的时延偏差、对上行信道进行校准后得到下行信道状态信息。
[0013]进一步的，所述多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，包括：
[0014]获取中心频点信道，表示为：
[0015][0016]H0表示的是多个子带的中心频点信道，h
0,k,n
表示用户k到节点n之间的信道增益，k＝1,2,
…
,K，n＝1,2,
…
,N；
[0017]根据子带的中心频点信道确定多用户到多节点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，表示为：
[0018][0019]H
m
表示第m个子载波的信道矩阵，Nc表示总子载波数，τ
k,n
表示用户k到节点n之间的符号采样时间偏差，表示虚数单位，e表示自然常数。
[0020]进一步的，所述最大化和速率的优化模型，表示为：
[0021][0022][0023]其中，P
max
表示多个发射及接收点的发送总功率，B表示所考虑的2B+1个子载波，γ
m,k
表示第m个子载波第k个用户的信干噪比，
[0024][0025]表示第m个子载波第k个用户的噪声方差，H
m,k
表示用户k到所有节点的1
×
N的下行信道矩阵，表示H
m
的第k行，w
k
表示第k个用户的预编码向量，w
u
第u个用户的预编码向量，u≠k。
[0026]进一步的，所述求解所述优化模型得到预编码矩阵，包括：
[0027]根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：
[0028][0029][0030][0031][0032]其中，t
m,k
表示需要优化的目标；
[0033]γ
m,k
≥t
m,k
‑
1是非凸的，将其近似为凸函数约束，表示为，
[0034][0035][0036]其中，上标H表示共轭转置，Λ
m,k
表示信道的相关矩阵；
[0037]用f(w
k
,t
m,k
,Λ
m,k
)表示，则
[0038]该f(w
k
,t
m,k
,Λ
m,k
)函数对特定点(w
(a)
,t
(a)
)的一阶泰勒展开表示为：
[0039][0040]表示求实部，约束γ
m,k
≥t
m,k
‑
1转化为凸形式表示为：
[0041][0042]所述最大化和速率的优化模型最终表示形式为：
[0043][0044][0045][0046][0047]采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w
k
。
[0048]进一步的，所述采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w
k
，包括：
[0049]初始化a＝0，随机生成初始化向量利用凸优化工具包进行内部求解，得到初始解重复该步骤，得到一个目标点序列，a表示迭代的次数；
[0050]重复以下操作直到收敛，得到最优的包括：
[0051](1)根据凸优化工具，求解最优的和k＝1,
…
K，m＝
‑
B,
…
,B；
[0052](2)a＝a+1，更新和
[0053](3)设置收敛精度ξ＞0，当第a+1次迭代的最优解与第a次迭代的最优解之差小于ξ，表示此时算法收敛，输出第a+1次迭代的最优解为预编码向量w
k
。
[0054]一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，包括：
[0055]获取模块，用于获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个发射及接收点、多个用户终端和中心处理单元；
[0056]构建模块，用于获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，包括：获取系统中多个用户到多个节点的首径时延以及下行信道状态信息，所述系统包括通信连接的多个节点、多个用户终端和中心处理单元，所述节点为发射及接收点；获取子带内某个载波的信道矩阵，根据首径时延以及子带内某个载波的信道矩阵，构建多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵；根据构建的多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵构建多子带采用相同预编码时的最大化和速率的优化模型，求解所述优化模型得到预编码矩阵。2.根据权利要求1所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，包括：多个用户终端到多个发射及接收点的传输模式采用频分双工模式，通过符号采样时间偏差获得多用户与多发射及接收点之间的时延偏差、通过用户终端反馈得到下行信道状态信息。3.根据权利要求1所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首径时延以及下行信道状态信息，包括：多个用户终端到多个节点的传输模式采用时分双工模式，通过上行探测信道估计获得多个用户终端与多个发射及接收点之间的时延偏差、对上行信道进行校准后得到下行信道状态信息。4.根据权利要求1所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述多用户到多个发射及接收点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，包括：获取中心频点信道，表示为：H0表示的是多个子带的中心频点信道，h
0,k,n
表示用户k到节点n之间的信道增益，k＝1,2,
…
,K，n＝1,2,
…
,N；根据子带的中心频点信道确定多用户到多节点间在多个子带每个子载波的信道矩阵，表示为：H
m
表示第m个子载波的信道矩阵，Nc表示总子载波数，τ
k,n
表示用户k到节点n之间的符号采样时间偏差，表示虚数单位，e表示自然常数。5.根据权利要求4所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述最大化和速率的优化模型，表示为：
其中，P
max
表示多个发射及接收点的发送总功率，B表示所考虑的2B+1个子载波，γ
m,k
表示第m个子载波第k个用户的信干噪比，示第m个子载波第k个用户的信干噪比，表示第m个子载波第k个用户的噪声方差，H
m,k
表示用户k到所有节点的1
×
N的下行信道矩阵，表示H
m
的第k行，w
k
表示第k个用户的预编码向量，w
u
第u个用户的预编码向量，u≠k。6.根据权利要求5所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述求解所述优化模型得到预编码矩阵，包括：根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：根据对数函数的性质，将所述优化模型等效描述为：其中，t
m,k
表示需要优化的目标；γ
m,k
≥t
m,k
‑
1是非凸的，将其近似为凸函数约束，表示为，1是非凸的，将其近似为凸函数约束，表示为，其中，上标H表示共轭转置，Λ
m,k
表示信道的相关矩阵；用f(w
k
,t
m,k
,Λ
m,k
)表示，则该f(w
k
,t
m,k
,Λ
m,k
)函数对特定点(w
(a)
,t
(a)
)的一阶泰勒展开表示为：)的一阶泰勒展开表示为：表示求实部，约束γ
m,k
≥t
m,k
‑
1转化为凸形式表示为：所述最大化和速率的优化模型最终表示形式为：
采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w
k
。7.根据权利要求6所述的适用于多个节点协作传输的多子带预编码方法，其特征在于，所述采用迭代凸近似算法求解所述最大化和速率的优化模型最终表示形式的预编码向量w
k
，包括：初始化a＝0，随机生成初始化向量利用凸优化工具包进行内部求解，得到初始解重复该步骤，得到一个目标点序列，a表示迭代的次数；重复以下操作直到收敛，得到最优的包括：(1)根据凸优化工具，求解最优的和k＝1,
…
K，m＝
‑
B,
…
,B；(2)a＝a+1，更新和(3)设置收敛精度ξ＞0，当第a+1次迭代的最优解与第a次迭代的最优解之差小于ξ，表示此时算法收敛，输出第a+1次迭代的最优解为预编码向量w
k
。8.一种适用于多个节点协作传输的多子带预编码系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取系统中多个用户到多个发射及接收点的首...

【专利技术属性】
技术研发人员：范镇淇，何迎利，赵高峰，王东明，马涛，葛红舞，卢岸，蒋元晨，胡江溢，郭云翔，梁伟，周熠，赵振非，陈民，
申请(专利权)人：南京南瑞信息通信科技有限公司国网浙江省电力有限公司信息通信分公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：