[发明专利]大规模MIMO高速移动场景下联合多普勒补偿的混合传输方法

摘要

本发明公开了一种大规模MIMO高速移动场景下联合多普勒补偿的混合传输方法，具体解决大规模MIMO高速铁路通信中多普勒频移，计算复杂度高，吞吐量低等问题。包括以下步骤：获取初始信道状态信息；根据波束对准获取入射信号实际到达角、波束增益；估计多普勒频移，设计角度域波束成形矩阵，补偿上下行频偏；信道追踪；设计波束域波束成形矩阵，消除上下行用户间干扰；数据传输。本发明联合多普勒补偿的混合传输方法针对大规模MIMO高速移动场景具有补偿多普勒频移，减小导频开销，提高系统吞吐量等特点，能够很好的应用于无线通信场景中。

主权项

1.一种大规模MIMO高速移动场景下联合多普勒补偿的混合传输方法，包括以下步骤：步骤(1)，初始化：基站获取用户k和基站间的上行初始信道状态信息下行信道处理方法与上行一致；步骤(2)，到达角估计：对初始信道状态信息进行快速傅里叶变换，获取正交波束最大波束增益及对应波束在最大波束相邻波束区间[i_k0‑1,i_k0+1]内，通过N倍FFT过采样和波束位移实现相位旋转和波束对准，对准后最大波束增益为对应最大波束序号i_k，最优旋转角为由此算得直射路径信号实际到达角θ′_k,1,n，利用角度互易性可直接获取下行到达角；步骤(3)，补偿多普勒频移：根据空间窄带传输模型建立信号实际到达角和方位角之间的关系，根据实际到达角θ′_k,1,n来计算用户方位角θ_k,1,n，多普勒频移为受多普勒影响，θ_k,1,n≠θ′_k,1,n，设计上行角度波束成形矩阵B_u，通过将基站波束对准上行入射信号实际到达角方向，对多普勒频移进行补偿；在设计下行角度波束成形矩阵B_d时，原则为：根据用户方位角θ_k,1,n，设计角度波束成形矩阵，使下行信号到达角方向与用户方位角一致，波束对准方法与上行相同；步骤(4)，信道追踪：根据角度相干时间内位置不变性，化简信道追踪复杂度，对最大波束增益进行追踪；为检测相干时间内信道突变情况，设置追踪间隔小于相干时间；在追踪间隔内，利用现有追踪方法，对进行预测或修正，下行信道处理方法与上行一致；步骤(5)，设计波束域波束成形矩阵：根据步骤(3)，上行角度波束成形矩阵为B_u，设所有用户与基站间的上行信道为则上行波束域信道为：其中为包含各用户最大波束的集合；利用迫零法则设计波束域波束成形矩阵，消除用户间干扰，同样的方法设计下行波束域波束成形矩阵P_d；步骤(6)，数据传输：设Wa,a∈{u,d}为基站波束成形矩阵，a为上下行的统称：Wa＝BaPa；基站使用混合波束成形实现数据传输。