申请/专利权人：电子科技大学

申请日：2020-03-17

公开（公告）日：2021-04-06

公开（公告）号：CN111355517B

主分类号：H04B7/022(20170101)

分类号：H04B7/022(20170101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.06#授权;2020.07.24#实质审查的生效;2020.06.30#公开

摘要：本发明提供了一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法，本发明通过设计频控阵频率偏移，使产生的波束峰值时刻伴随高速用户运动轨迹移动，在一定的时间周期内最大化用户的平均波束增益，与相控阵不随时间变化的波形相比拥有更高的服务质量；本发明通过优化激活基站，实现平衡服务质量与基站维护成本，在降低基站维护成本的同时选择激活的基站，与随机激活基站相比使服务质量更优。本发明利用频控阵时间依赖性，通过优化设计频控阵频率偏移与激活基站，实现波束峰值自动伴随高速用户运动轨迹来移动，提高服务质量。同时降低实施成本，平衡基站维护成本。

主权项：1.一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、随机初始化K个基站搭载的频控阵频率与基站激活参数并令i＝1，k＝1，m＝1，其中，m为第m个天线，i为迭代次数，K为基站数量，fk为第k个基站的M个天线各自频率组成的M行1列向量，bk为第k个基站激活状态的控制参数，且bk≥0，M为一个基站的天线数量；S2、根据频控阵在ts时刻的波束增益，计算得到波束增益中与第k个基站第m个天线的有关项cos[2πfk,mτk,m,s-fl,nτl,n,s]的导数并判断所述导数是否不等于零，若是，则进入步骤S3，否则，进入步骤S4，其中，fk,m为第k个基站的m个天线的频率，τk,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻，fl,n为第l个基站第n个天线的频率，τl,n,s为第l个基站的第n个天线的发射波束到目标的时刻，为波束增益中与第k个基站第m个天线的有关项cos[2πfk,mτk,m,s-fl,nτl,n,s]的导数，为第k个基站的m个天线第i-1次迭代的频率，为第l个基站第n个天线第i-1次迭代的频率，l,k＝1,...,K；n,m＝1,...,M；l,n≠k,m；所述步骤S2中导数的表达式如下： 其中，d为均匀线阵天线之间的间距，2πfk,mτk,m,s为第k个基站的第m个阵元发射的信号到达目标位置处的相位，为第k个基站的m个天线第i-1次迭代的频率，为第l个基站第n个天线第i-1次迭代的频率，τl,n,s为第l个基站的第n个天线的发射波束到目标的时刻，ts为信号发射时刻，c为光速，rk,s,θk,s为用户在ts时刻相对于第k个基站的位置，2πτk,m,s为第k个基站的第m个阵元发射的信号到达目标位置处的相位项2πfk,mτk,m,s中fk,m的系数，τk,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻；S3、针对所述导数不等于零时，分别计算得到波束增益中与第k个基站第m个天线的频率有关项cos[2πfk,mτk,m,s-fl,nτl,n,s]近似的参数αk,l,m,n,s、βk,l,m,n,s和ρk,l,m,n,s；所述步骤S3中参数αk,l,m,n,s、βk,l,m,n,s和ρk,l,m,n,s的表达式如下： 其中，αk,l,m,n,s、βk,l,m,n,s和ρk,l,m,n,s为对波束增益中与第k个基站第m个天线的频率有关项cos[2πfk,mτk,m,s-fl,nτl,n,s]进行近似的参数，τk,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻，为第k个基站第m个天线在第i-1迭代时的频率，为第l个基站第n个天线第i-1次迭代的频率，τl,n,s为第l个基站的第n个天线的发射波束到目标的时刻，为波束增益中与频控阵频率有关项cos[2πfk,mτk,m,s-fl,nτl,n,s]对fk,m的导数，为第k个基站的m个天线第i-1次迭代的频率，表示向上取整，表示向下取整，ts为信号发射时刻，c为光速，d为均匀线阵天线之间的间距，rk,s为第k个基站在ts时刻与目标点的距离，θk,s为第k个基站在ts时刻与目标点之间的角度；S4、针对所述导数等于零时，分别计算得到波束增益中与第k个基站第m个天线的频率有关项cos[2πfk,mτk,m,s-fl,nτl,n,s]近似的参数αk,l,m,n,s、βk,l,m,n,s和ρk,l,m,n,s；所述步骤S4中参数αk,l,m,n,s、βk,l,m,n,s和ρk,l,m,n,s的表达式如下： 其中，αk,l,m,n,s、βk,l,m,n,s和ρk,l,m,n,s为对波束增益中与第k个基站第m个天线的频率有关项cos[2πfk,mτk,m,s-fl,nτl,n,s]进行近似的参数，为第k个基站第m个天线在第i-1迭代时的频率，τl,n,s为表示第l个基站的第n个天线的发射波束到目标的时刻，ts为信号发射时刻，c为光速，为第l个基站第n个天线第i-1次迭代的频率，τk,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻，d为均匀线阵天线之间的间距，rk,s为第k个基站在ts时刻与目标点的距离，θk,s为第k个基站在ts时刻与目标点之间的角度；S5、根据步骤S3或步骤S4得到的参数αk,l,m,n,s、βk,l,m,n,s和ρk,l,m,n,s，计算得到第k个基站的m个天线第i次迭代的频率并令其中，代表所有，即把所有第i-1次迭代频率赋值给第i次迭代的频率l,n与k,m完全相等时除外，其中，代表所有，即把所有l＝1,…，K的第i-1次基站激活状态赋值给第i次迭代时的基站激活状态，其中，为第l个基站第n个天线第i次迭代的频率，为第l个基站第i次迭代的激活状态控制参数；S6、判断所述中的计数值m是否大于M，若是，则进入步骤S7，否则，令计数值m加1，并返回步骤S2，其中，m为第m个天线，M为一个基站的天线数量；S7、计算得到第k个基站第i次迭代的激活状态控制参数并令代表所有，即把所有第i-1次迭代频率赋值给第i次迭代的频率态，其中，代表所有，即把所有l＝1,…，K的第i-1次基站激活状态赋值给第i次迭代时的基站激活状态，l与k完全相等时除外，为第l个基站第n个天线第i次迭代的频率，为第l个基站第i次迭代的激活状态控制参数；S8、判断所述激活状态控制参数中的计数值k是否大于K，若是，则进入步骤S9，否则，令计数值k加1，m＝1，并返回步骤S2，m为第m个天线，k为第k个基站，K为基站数量；S9、判断是否满足终止条件，若是，则输出基站激活参数结束运行，完成频控阵基站的协作传输，否则，令迭代次数i加1,k＝1，m＝1，并返回步骤S2。

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百度查询： 电子科技大学 一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法

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