[发明专利]一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法

说明书

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。

技术领域

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法。

背景技术

拥有丰富可用频谱资源的毫米波是下一代无线通信的有效选择。然而，与低频段通信相比更大的路径传输损耗导致毫米波通信拥有高指向性传输的特性，常用阵列技术来补偿传输损耗，从而达到提高通信质量的目的。面对运动轨迹固定且已知的高速用户，如动车、高铁等轨道交通系统，现有的提高用户通信质量的方法大多采用相控阵，通过设计移相器参数使相控阵天线间存在相位差，从而将波束集中在空间中一个方位角上来保证信号在目标用户位置的完整性，提高通信质量。

随着轨道交通系统技术的提高，轨道用户的稳定运行速度已经达到350Km/h。由于相控阵波束形状不随时间变化，现有的使用相控阵的方法需要不断改变移相器参数来保证波束集中在目标用户位置上，从而提供持续有效的服务，使得实施成本高昂。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法，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。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种面向高速移动用户的频控阵基站协作传输方法，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，f_k为第k个基站的M个天线各自频率组成的M行1列向量，b_k为第k个基站激活状态的控制参数，且b_k≥0，M为一个基站的天线数量；

S2、根据频控阵在t_s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[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,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，f_k,m为第k个基站的m个天线的频率，τ_k,m,s为第k个基站第m个天线的发射波束到目标的时刻，f_l,n为第l个基站第n个天线的频率，τ_l,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[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,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；

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[2π(f_k,mτ_k,m,s-f_l,nτ_l,n,s)]近似的参数α_k,l,m,n,s、β_k,l,m,n,s和ρ_k,l,m,n,s；