基于PRS预测的双频段毫米波通信系统波束选择方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于双频段毫米波通信系统的波束选择方法，主要解决现有技术中波束训练开销大及波束不能快速对准问题，其方案是：基站通过下行定位参考信号进行波束扫描；根据用户反馈的候选波束和参考信号参数选择最佳波束建立候选波束集，确定下行离开角及与用户间的距离，并利用这两个参数预测下一时刻用户位置；根据预测的用户位置更新候选波束集，再从候选波束集中选择波束与用户建立传输链路；对于候选波束集中其波束均无法与用户建立稳定的传输链路，基站改用C波段传输，并重新进行波束扫描，以恢复毫米波通信链路。本发明专利技术降低了波束训练的开销，实现了基站的智能波束选择和波束的快速对准，可用于兼容C波段的毫米波一体化收发信机。米波一体化收发信机。米波一体化收发信机。

【技术实现步骤摘要】
基于PRS预测的双频段毫米波通信系统波束选择方法


[0001]本专利技术属于通信
，特别涉及一种双频段毫米波通信系统波束选择方法，可用于兼容C波段的毫米波一体化收发信机。

技术介绍

[0002]随着第五代移动通信技术的不断发展，低频的频谱资源越来越少，为缓解频谱资源的紧缺同时满足通信性能的需求，人们对高频段和更丰富的频谱资源的毫米波更加关注。毫米波通信已成为5G的关键技术之一，相较于C波段，毫米波波长短，导致其路径损耗较大，故基站利用大规模MIMO技术和波束赋形技术来实现高增益以对抗路径损耗。
[0003]在现有的毫米波通信系统中，收发端通常都会预先设定一个波束码本，码本中的码字对应各个方向的波束，系统通常会遍历码本中的码字来收发导频信号，收发两端根据接收信号功率最大的波束对作为最佳波束对来传输数据，该过程称为遍历的波束训练。然而，大规模天线通过遍历的波束训练算法十分复杂耗时。尤其在毫米波的动态场景中，其信道条件复杂多变，实现毫米波波束对准是困难的，因此通过预测用户位置，来预测波束从而进行波束选择，将会大大减小波束训练的开销，降低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于PRS预测的双频段毫米波通信系统波束选择方法，其特征在于，包括：(1)基站在毫米波频段使用下行定位参考信号PRS进行波束扫描，发送探测帧；(2)用户根据扫描结果选择候选波束，将所选波束ID和参考信号PRS的相关参数反馈给基站；(3)基站根据用户反馈的参数信息得到最佳波束k
opt
和四个候选波束k1,k2,k3,k4，创建候选波束集Ω＝(k
opt
,k1,k2,k3,k4)；(4)基站将用户反馈的最佳发送波束的指向角φ
t
作为下行离开角DL
‑
AOD，并依据用户上行传输信号估计其与用户之间的距离D，同时用户将最佳接收波束的指向角φ
r
作为下行到达角DL
‑
AOA；(5)基站通过信道估计获取信道状态信息并判断当前用户状态：若信道状态信息中信道增益小于参考值，且用户端接收信号功率P小于设定阈值P
ref
，则执行(6)，反之，保持当前链路传输；(6)基站对当前用户位置重新定位：(6a)通过距离D和下行离开角DL
‑
AOD计算当前时刻用户位置(ρ
C
,θ
C
)；(6b)根据(ρ
C
,θ
C
)分别计算角速度ω和用户移动速度V，再利用角速度ω和用户移动速度V预测下一时刻用户位置(ρ
P
,θ
P
)；(7)判断估计的用户位置(ρ
P
,θ
P
)是否在当前使用波束的3dB波瓣宽度覆盖范围内：如果在，则表明当前毫米波链路为非视距传输链路，执行(9)；如果不在，则找到(ρ
P
,θ
P
)位置处在3dB波瓣宽度内的波束，将其在候选波束集Ω中的排名提高至第一位，并判断当前使用波束是否在候选波束集Ω内：若是，则从候选波束集Ω中删除该波束，然后执行(8)，若否，则直接执行(8)；(8)基站从候选波束集Ω中依据排名从高到低依次选择波束，并根据其与用户能否建立传输链路确定毫米波链路的信道状态：如果能建立传输链路，则基站使用选择的波束进行数据传输，返回(3)；如果不能建立传输链路，则执行(9)；(9)基站改用C波段波束传输数据，并在毫米波频段执行(1)，以恢复毫米波通信链路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(1)中基站使用下行定位参考信号PRS进行波束扫描，实现如下：1a)根据3GPP R16协议计算31阶第一Gold序列x1(n)和第二Gold序列x2(n)：x1(n+31)＝(x1(n+3)+x1(n))mod2x2(n+31)＝(x2(n+3)+x2(n+2)+x2(n+1)+x2(n))mod2其中，n为序列序号，x1(0)＝1,x1(n)＝0,n＝1,2,...,30，x2(n)满足c
init
表示伪随机序列的初始参考值：其中，表示PRS的序列ID，是每个时隙的符号数，是一个探测帧内的时隙序号，l是时隙内的符号序号，mod表示取余；
1b)根据第一Gold序列x1(n)和第二Gold序列x2(n)计算得到伪随机序列c(n)：c(n)＝(x1(n+1600)+x2(n+1600))mod21c)根据伪随机序列c(n)生成下行定位参考信号r(n)：其中，j为虚数单位；1d)将生成的下行定位参考信号r(n)映射到探测帧的资源中，即序列按因子β
PRS
缩放以符合3GPP中规定的传输功率，并根据下式映射到资源元素(k,l)
p,μ
：：：n＝0,1,...其中，为天线端口p和子载波间隔μ上的资源元素(k,l)配置的值，k和l为资源元素上的参考点，为频域采用的comb的大小，为频域上的comb的偏移量，k'是函数的频率偏移，表示PRS的起始符号在下一个时隙中相对symbol0的偏移，L
PRS
∈{2,4,6,12}为时域...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓辉，陈佳霖，石明利，刘佳文，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：