[发明专利]一种适用于宽带集群系统的自适应切换波束赋形方法

摘要

本发明公开了一种适用于宽带集群系统的自适应切换波束赋形方法，对用户进行分簇，根据情况采用簇内用户平均角度或全部角度来计算信道矩阵，对信道矩阵进行简化，从而进行波束赋形向量的计算，并且采用迭代计算波束赋形向量的方法来弥补接收信噪比的降低。本发明利用成簇用户之间信道的相关性，降低波束赋形向量的计算复杂度，同时本发明由基站根据用户数量与角度进行判断，采用适当的波束赋形方案，实现对波束赋形的自适应切换。

主权项

1.一种适用于宽带集群系统的自适应切换波束赋形方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、基站搜集其覆盖范围内的用户数量M与各用户的角度φ_i,1≤i≤M，获得信道矩阵H＝{h₁,…,h_i,…,h_M}和各用户的最小接收信噪比γ_i，其中hi=v(θi)=[1,ejθi,ej2θi,···,ej(N-1)θi]T,]]>θ_i＝-2πcosφ_i/λ,i∈{1,…M}；（2）、根据实际情况设置用户数量阈值M_th，如果用户数量M≥M_th，进入步骤（4）；如果用户数量M＜M_th，进入步骤（3）；（3）、根据各用户的角度φ_i，采用现有的QoS准则或MMF准则进行波束赋形，本次波束赋形结束；（4）、设置用户角度间距阈值α，对用户角度进行分簇，如果存在分簇，进入步骤（6）；如果所有用户角度属于同一簇，进入步骤（5）；（5）、基站向各用户以广播方式传递信息，本次波束赋形结束；（6）、记簇群的个数为K，即M个用户分在K个簇内，第k(1≤k≤K)个簇内用户集合为其中|C_k|表示第k个簇内用户的个数，表示第k个簇内的第n个用户；设置簇群用户数阈值C_th，如果|C_k|≥C_th，则根据簇内用户的角度信息求出平均角度φ_k：φk=Σn=1|Ck|φcnkk|Ck|]]>如果|C_k|＜C_th，则取该簇内所有用户的角度，令（7）、构建等效信道矩阵H^*＝{h₁,…,h_k,…,h_K}，其中，hk=v(θk)=[1,ejθk,ej2θk,···,ej(N-1)θk]T,]]>θ_k＝-2πcosφ_k/λ，N为基站发射天线数量，λ为载波波长；对于采用平均角度的簇群，第i个用户的接收信噪比γ_i映射到对应的簇内，得到簇内用户的最大接收信噪比为：对于采用所有角度的簇群，簇内用户接收信噪比矩阵为：（8）、根据等效信道矩阵H^*和簇内用户接收信噪比γ^k，采用波束赋形策略计算波束赋形向量w；（9）、根据步骤（8）求得的波束赋形向量w和实际信道矩阵H，计算用户i的实际接收信噪比γ′_i,如果γ′_i≥γ_i,接收信噪比合格，令放缩系数Scale_i＝1；如果γ′_i≥γ_i,则接收信噪比不合格，令放缩系数Scale_i=γ_i/γ′_i;统计放缩系数Scale_i＝1的用户数，计算用户接收信噪比合格率G，如果G≥G_th，则用户接收信噪比合格率满足要求，结束本次波束赋形；如果G＜G_th，则对用户进行放缩；对于第k簇内用户的放缩为：Scalek=maxcnk∈CkScalen]]>对应的γ^k更新为γ^k＝γ^k*Scale^k，返回步骤（8）重新计算波束赋形向量w。