[发明专利]子阵列协作的室内多用户太兆赫兹通信系统波束训练方法

说明书

本发明公开一种子阵列协作的室内多用户太兆赫兹通信系统波束训练方法，该方法包括两个阶段，第一阶段为多子阵列并行穷搜阶段，该阶段将用户接入点的所有多子阵列并行分时隙遍历整个角度域，使得所有被服务的用户在第一阶段搜索结束后反馈接收信号功率最大的时隙序号；第二阶段为单子阵列串行搜索子空间，确定用户所处角度和反馈第二阶段中接收信号功率最大时的时隙序号，根据第二阶段得到的反馈向量和第一阶段得到的指示向量构造用户角度索引向量，并配置模拟波束成形矩阵。本发明对接入点多子阵列数目、每个子阵列内的天线数目及天线间距无特殊要求，适用于典型配置的室内多用户频分双工太兆赫兹通信系统，并能有效减少波束训练开销。

技术领域

本发明无线通信技术，具体涉及一种子阵列协作的室内多用户太兆赫兹通信系统波束训练方法。

背景技术

智能移动设备种类的增加和移动业务类型的拓展，对移动通信接入容量的扩展呈现前所未有的需求。作为有效提高通信容量的手段之一，开拓新的高频段未开发的频谱资源——太兆赫兹(THz)吸引了业界和科研界的广泛兴趣。事实上，随着在该频段通信技术研究的深入和相关下游集成电路设计及加工工艺的发展，该频段的相关技术已经列入到了B5G和6G的选用技术。然而，在具备丰富的频谱资源的同时，该频段相对于当前运营的微波波段而已，其传输损耗变得非常严重。为克服其恶劣的传输条件，在通信收发两端架设大规模阵列显得不可避免。与此同时，随着天线数量的剧增，带来了硬件复杂度和信道估计等方面新的挑战。混合预编码结构的提出突破这两方面的技术瓶颈。

在信道估计方面，不同与传统信道估计技术对收发间每对天线进行明确的信道估计，混合预编码只要求获取维度较低的等效基带信道的信道信息，而高维度的模拟射频部分通过beam training进行收发两侧的波束对准即可。即便如此，在收发两侧架设成十上百根天线，进行精确的波束对准需要的训练时间开销仍难以接收，尤其在多用用户 Wave和THz无线通信系统中。为解决时间开销的问题，TDD时分双工系统考虑了用户侧天线较少，利用上行发送导频进行beam training，然后根据上下行对称性进行下行数据传输。然后，FDD频分双工系统则不得不进行下行链路beam training和用户反馈进行波束对准。为解决FDD系统中beam training开销过大的原因，基于多精度码本的层次化beam training不失为一条有效措施。现存的基于多精度码本的FDD beam training存在逐级反馈时延开销较大、码本基于天线数目为2的幂次方、需要的射频链路较多等问题。本发明的训练方法对接入点多子阵列数目、每个子阵列内的天线数目及天线间距无特殊要求，适用于典型配置的室内多用户频分双工太兆赫兹通信系统，并能有效减少波束训练开销。

发明内容

发明目的：针对现有技术波束训练开销大问题，本发明提供一种子阵列协作的室内多用户太兆赫兹通信系统波束训练方法，有效减少波束训练开销。

技术方案：子阵列协作的室内多用户太兆赫兹通信系统波束训练方法，所述方法基于子阵列协作，包括以下两个阶段：

第一阶段：该阶段为多子阵列并行穷搜阶段，将用户接入点的所有多子阵列并行分时隙遍历整个角度域，所有被服务的用户在该阶段完成搜索后通过各自的反馈通道反馈接收信号功率最大的时隙序号给接入点；

第二阶段：该阶段为单子阵列串行搜索子空间，确定用户所处角度和反馈第二阶段中接收信号功率最大时的时隙序号，根据第二阶段得到的反馈向量和第一阶段得到的指示向量构造用户角度索引向量，并配置模拟波束成形矩阵。

进一步的，所述方法包括如下步骤：

(1)初始化处理，并且确定第一阶段所需要的时隙数和基带预编码矩阵的维度；

(2)并行穷搜步骤(1)所确定时隙的子阵列的角域；

(3)根据用户反馈的时隙序号构造指示向量；

(4)单子阵列串行搜索子空间，确定用户所处角度和反馈第二阶段中接收信号功率最大时的时隙序号；