【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高铁车地设备通信系统，具体涉及一种高铁车地系统通信的预测天线srs资源优化方法及系统。
技术介绍
1、国际铁路联盟(international union of railways，uic)规定使用特殊设计、客货分离的列车，同时，运营在轨道上运行列车车厢在250km/h以上、或着在通过改造后时速运营在200km/h以上的铁路为高速列车(high speed train，hst)。近年来，伴随着高速铁路的迅猛发展，铁路移动无线通信系统面临巨大的挑战，高速列车无线通信提出了高可靠性、大带宽的通信需求，为了满足5g万物互联大环境下铁路专用无线通信网络的需求，以及响应由《新时代交通强国铁路先行规划纲要》提出的一系列加强关于新型基础设施建设的号召(例如加大5g通信网络的建设等)，加强推进新一代移动通信专网建设的速度，推进应用场景的多元化，高速铁路专用5g(5g for railway，铁路5g)应运而生。针对铁路5g通信系统进行性能评估是现状的研究热点。无线通信系统性能评估需要通过无线信道测量获取信道参数统计特性并进行建模。
2、在未来的无线系统中，大量用户可能通过安装在车辆顶部的移动中继(movingrelays，mrs)访问网络。mrs的主要挑战之一是信道的快速变化，这可能给信道估计及其后续过程带来困难。针对这些问题，设计了多种方案，其中预测天线(predictor antenna，pa)是一种候选方案。predictor antenna(pa)是指在车辆顶部有两(组)天线的系统，其中位于车辆前方的pa被用来预
3、在车辆顶部安装了两组天线系统后，位于车辆前方的pa被用来预测数据传输到pa后方对齐的接收天线所需的信道状态信息，经过一段时间的前行，如果ra最终处于相同的位置，它将经历相同的无线电环境，csit将是几乎完美的。然而，由于空间不匹配，csit的质量和整体性能可能会下降；如果ra最终到达的点与pa估计的通道不同，由于bs的处理延迟与ra需要到达与pa相同点的时间不相同，csit将是不完美的。
4、信道资源优化方面，由于列车的高移动性，无线信道显示出快速衰落。快速衰落信道的信道状态信息可以通过使用导频来估计，许多关于无线通信的工作专注于增强导频辅助的高铁信道。在高移动性系统中，导频符号在传输符号中的百分比对系统性能起着至关重要的作用，即导频百分比越高，开销越大，信道估计越准确。一些文献实现了最佳导频插入间隔以最大化用户吞吐量。大规模mimo系统，在发射机和接收机处使用数十个或数百个天线，并可能显著提高系统容量。鉴于bs和列车的大尺寸，大规模mimo技术特别适用于hsr通信。然而，由于导频符号、信令和硬件功耗，更多的发射天线意味着更多的开销，特别是对于需要大量导频开销进行信道估计的hsr系统。因此，更多的发射天线并不一定意味着实际系统性能更好。此外，在固定的总发射功率下，发射天线越多，每个天线的功率越小。因此，确定发射天线的最佳数量是重要的。为了支持高效的数据传输，不能在每个ofdm符号中插入导频或训练序列，而是以一定的符号间隔插入。通过使用一阶自回归模型可以描述随符号变化的时变信道。通过假设每个ofdm符号内的信道是静态的，一个ofdm符号所经历的信道可以通过其与用作导频的先前ofdm符号的相关性加上用于补偿功率损失的值来表示，该值在接收机侧的信号检测期间被处理为噪声。
5、优化目标探测参考信号(srs)只在上行传输中进行，其主要功能是上行信道状态信息获取，下行信道状态信息获取和波束管理。在tdd系统中，srs的一个重要功能是获取下行信道状态信息。ue的接收链路往往多于发射链路，因此ue一次发送的srs不能获得完整的下行信道信息。这种情况下，nr支持ue的srs天线切换，即ue按照预定义的规则，在不同的时间用不同的天线发送srs，以使基站能获得完整的下行信道状态信息。
6、综上，伴随着高速铁路的迅猛发展人们高涨的出行需求，高速列车无线通信提出了高可靠性、大吞吐量的通信需求。针对铁路5g通信系统的性能评估是如今的研究热点。之前的文献只是在单纯地研究lte下srs资源优化的问题，并没有结合信道预测算法，同时缺乏在5g高铁场景下srs的资源优化研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高铁车地系统通信的预测天线srs资源优化方法及系统，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种高铁车地系统通信的预测天线srs资源优化方法，包括：
4、获取预测天线发射的srs信号；其中，通过基于块坐标下降的联盟博弈启发式的算法，进行迭代优化，得到最优的srs信号，采用联盟博弈算法进行srs的频域资源分配，采用启发式算法进行srs图样设计，采用遍历算法进行srs时隙周期比设计；
5、根据srs信号预测上行信道预测天线的信道矩阵；
6、根据预测天线的信道矩阵，基于天线位置信息预测主天线的信道矩阵；
7、通过信道互易性得到预测天线和主天线的下行信道，计算波束形成权重；
8、生成pdsch信号并根据波束形成权重指导预编码；其中，pdsch信号通过下行信道，并在接收天线处进行解调、信道估计、均衡及解码，计算下行时隙总的吞吐量。
9、进一步的，利用上行信道互易性对下行预编码进行指导，包括：通过上行发射srs的天线数、上行天线发射srs时隙周期以及天线之间srs资源分配比例进行干预；其中，上行发射srs的天线数指高铁车地通信中上行链路进行srs传输的天线个数，发射srs的天线，通过联盟博弈算法分配天线之间的srs资源，并通过信道估计得到信道矩阵。
10、进一步的，以最大化高铁车地通信系统的下行吞吐量为目标，下行时隙的吞吐量表示为：
11、rdlslot＝b·tslot·coderate·[1-bler(srsdesign)]
12、其中b表示信道带宽，tslot表示每个时隙的持续时间，coderate表示信道编码率，bler(srsdesign)表示块误码率；srsdesign表示高铁车地通信pa系统中上行信道srs的设计，包括srs频域不同天线间的资源分配srsat、srs图样设计srspattern和预测天线发射srs的周期s本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法，其特征在于，利用上行信道互易性对下行预编码进行指导，包括：通过上行发射SRS的天线数、上行天线发射SRS时隙周期以及天线之间SRS资源分配比例进行干预；其中，上行发射SRS的天线数指高铁车地通信中上行链路进行SRS传输的天线个数，发射SRS的天线，通过联盟博弈算法分配天线之间的SRS资源，并通过信道估计得到信道矩阵。
3.根据权利要求1所述的高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法，其特征在于，以最大化高铁车地通信系统的下行吞吐量为目标，下行时隙的吞吐量表示为：
4.根据权利要求1所述的高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法，其特征在于，采用博弈论方法确定SRS频域不同天线间的资源分配SRSAT，资源SRSunit的偏好关系，表示为：
5.根据权利要求1所述的高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法，其特征在于，通过基于块坐标下降的联盟博弈启发式的算法，进行迭代优化，得到最优的
6.根据权利要求5所述的高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法，其特征在于，在得到此时SRS时隙周期SRST下使下行吞吐量最大的后，再通过穷举算法，找到此时的使下行吞吐量最大的最后，当满足时，结束整个算法，并输出最优的SRSdesign，即和此时最大的下行吞吐量
7.一种高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化系统，其特征在于，包括：
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述处理器和所述存储器相互通信，所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令执行如权利要求1-6任一项所述的高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-6任一项所述的高铁车地系统通信的预测天线SRS资源优化方法的指令。
...【技术特征摘要】
1.一种高铁车地系统通信的预测天线srs资源优化方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的高铁车地系统通信的预测天线srs资源优化方法，其特征在于，利用上行信道互易性对下行预编码进行指导，包括：通过上行发射srs的天线数、上行天线发射srs时隙周期以及天线之间srs资源分配比例进行干预；其中，上行发射srs的天线数指高铁车地通信中上行链路进行srs传输的天线个数，发射srs的天线，通过联盟博弈算法分配天线之间的srs资源，并通过信道估计得到信道矩阵。
3.根据权利要求1所述的高铁车地系统通信的预测天线srs资源优化方法，其特征在于，以最大化高铁车地通信系统的下行吞吐量为目标，下行时隙的吞吐量表示为：
4.根据权利要求1所述的高铁车地系统通信的预测天线srs资源优化方法，其特征在于，采用博弈论方法确定srs频域不同天线间的资源分配srsat，资源srsunit的偏好关系，表示为：
5.根据权利要求1所述的高铁车地系统通信的预测天线srs资源优化方法，其特征在于，通过基于块坐标下降的联盟博弈启发式的算法，进行迭代优化，得到最优的srs信号，包括：首先给定高铁行驶至相关基站处的信道条件参数及pa通信系统参数，并初始化随机生成预测天线发射srs的时隙周期srst，srs资源分配比例srsat，srs图样设计srspattern，两次迭代优化的阈值ε，η；其中，因为预测天线所分配得到的srs频域的资源srsat直接影响了...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。