[发明专利]基于大规模天线的毫米波前传波束动态避障方法

权利要求书

1.一种基于大规模天线的毫米波前传波束动态避障方法，其特征在于，包括：

接收所有RRU的导频信息，基于导频信息计算得到相应的信道矩阵，并且根据信道矩阵中的信道信息构建网络拓扑；

基于构建的网络拓扑，利用有向图构建前传网络拓扑结构，获得节点-链路关联矩阵；

基于mac层中的原生冲突，构建原生冲突约束条件；并且根据原生冲突约束条件、前传网络拓扑结构以及相应的节点-链路关联矩阵，获得所有链路均满足原生冲突约束条件的初始化传输集；

求解得到初始化传输集中每条链路的传输速率，并且根据计算得到的传输速率以及预设算法，判断所有链路是否满足链路传输的QoS约束条件；去除不满足的链路，进而求解得到所有链路均满足QoS约束条件的最大传输集；

检测到当前RRU节点遇障时，选取容量富余的RRU节点作为中转节点并且获取相应的传输链路；

通过多商品流模型，将当前遇障RRU的数据流分配到选取的中转RRU中完成前传需求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述RRU中均至少设置有两套射频设备；其中，一套高频射频设备用于前传传输，另一套低频射频设备用于RRU与用户之间的通信。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述求解得到初始化的传输集中每条链路的传输速率的步骤包括：

求解物理层中的多天线波束赋形问题；

通过加权最小均方差方法求解得到每个RRU作前传通信时的传输预编码矩阵；

通过上述求解，计算得到每条前传中继链路的传输速率。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述最大传输集中选取合适的链路完成前传需求时，考虑的因素包括最小化发送能耗，所述最小化发送能耗的计算方法包括：

根据链路结构，获取每条链路接收端信噪比的计算表达式；

根据最小均方差算法求解得到最佳接收矩阵表达式；

通过将最佳接收矩阵表达式代入信噪比的计算表达式中，得到发送端能耗计算表达式，进而求解得到RRU在QoS约束条件下的最小化发送能耗。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述最大传输集中选取合适的RRU节点完成前传需求时，进行调度考虑的因素包括最小化调度时间，所述最小化调度时间的计算方法包括：

根据每个调度集的活跃时间获取得到最小化调度时间的计算表达式；

基于节点流量守恒以及链路的有效负载需要大于分配的负载容量的原则，获取最小化调度时间对应的约束条件或者约束公式；

引入修正系数，将最小化调度时间对应的非凸问题转化为凸优化问题；

引入拉格朗日乘子，并且利用拉格朗日对偶法对最小化调度时间进行求解；

基于计算结果，得到满足QoS约束条件的多个传输集以及每个传输集对应的活跃时间，使得通过得到的传输集完成前传需求。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用拉格朗日对偶法对最小化调度时间进行求解的步骤包括：

利用拉格朗日乘子法求解拉格朗日乘子，并且判断拉格朗日乘子是否收敛；

若是，则将收敛的拉格朗日乘子设定为最优对偶变量；否则，继续迭代求解，直到拉格朗日乘子收敛后将收敛的拉格朗日乘子设定为最优对偶变量；

选取传输集，并且利用IMMSE算法判断当前传输集是否满足QoS约束条件；若当前传输集满足QoS约束条件，则进一步判断当前传输集是否属于初始化传输集或者初始化传输集的链路权重之和小于1，则算法结束，得到多个传输集以及每个传输集对应的活跃时间；

否则，将当前传输集添加到初始化传输集中，进行重复循环计算，直到算法结束。