一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法

本发明涉及新一代智能信息网络和宽带移动通信，具体涉及一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法。

背景技术：

1、智能优化波束分配技术，是智能信道优化技术的一个分支，采用智能化技术去辅助通信系统自主实现信道波束分配与优化等智能信息处理，在资源受限制的情况下尽可能地提升资源利用率和网络智能化水平。

2、随着“智汇中国”时代的到来，我国网络基础设施正面临系统性的技术突破与产业变革，构建跨界集智、开放融合的柔性信息服务平台，成为当今信息网络发展的必然趋势。未来通信系统将使用毫米波或者亚毫米波频段进行通信，毫米波信道可以识别多径簇，然而信道的动态变化具有不确定性，导致智能跟进信道参数的变化来动态分配信道面临巨大的挑战和问题。在研究毫米波信道优化与分配的过程中，根据毫米波信道的状态估计参数来择优覆盖来波，是一种有效的信道分配方式。

3、基于多域信道估计的智能波束分配优化方法主要分为信道建模与探测、信道预测与估计以及波束分配三个阶段。毫米波信道具体有超分辨率特性，宽带毫米波信道建模非常复杂，目前主要通过人为干预和局部智能的方式进行信道分配，信道建模、估计与分配的研究相互分离，未能实现智能信道估计与分配一体化研究。现有多数方法在假设信道状态信息为已知且理想的情况下进行信道分配，可以用于通信链路已经搭建完毕后，系统性能的验证。然而，实际上，毫米波信道通常采用混合波束赋形结构，射频链路数目少于阵列天线数目，在通信链路建立以前，信道状态信息难以直接获得。此外，多数研究主要依据信道几何统计理论模型，纯粹在数学上定义信道参量，假设信道中来波路径服从某一数学分布，依赖于仿真而不依赖于信道测试进行设计，难以匹配实际信道特征进行波束分配。

4、现有技术未能在搭建无线通信链路前，利用毫米波混合波束赋形结构，根据实际变化的毫米波信道状态参数，来实现智能波束分配。

技术实现思路

1、针对以上现有的信道估计与波束分配中存在的问题，本发明提出一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，具体包括以下步骤：

2、构建毫米波信道模型，在混合波束赋形结构下，采用波束训练方法进行毫米波信道探测；

3、对不同时刻各个用户信道中与主要来波对应的波束指向和波束增益参数进行波束分簇；

4、根据波束分簇结果，进行波束分配。

5、本发明先后经过经历信道建模与探测、波束分簇以及波束分配与优化。在混合波束赋形结构下，采用多波束训练方法实现毫米波信道探测。在时间域、空间域与功率域，参考历史和当前时刻获取的信道测试数据，依据信道理论模型参量，对信道中的多径进行分簇，根据多个域的信道参数进行波束分配与优化，动态适应信道态势的变化，更合理且有效地匹配信道实际特征，实现了智能波束分配，优化了系统频谱效率等性能。

技术特征：

1.一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，其特征在于，在构建的毫米波信道模型中，若基站端有m根天线，用户端有n根天线，无线传播信道中存在l个多径簇，每个多径簇具有s条多径分量，则双向的广义平稳随机信道扩展函数表示为：

3.根据权利要求2所述的一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，其特征在于，在时刻t，从基站端第m∈[1,m]根天线到用户端第n∈[1,n]根天线的信道传输函数为：

4.根据权利要求1所述的一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，其特征在于，利用二分k均值聚类分簇方法对波束进行分簇操作，具体包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，其特征在于，毫米波信道中第k∈[1,l]个簇中心与该簇中第s∈[1,s]个子径分量之间的马氏距离ds,k表示为：

6.根据权利要求1所述的一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，其特征在于，根据波束分簇结果，进行波束分配的过程包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，其特征在于，确认主要来波的过程包括：

技术总结
本发明涉及新一代智能信息网络和宽带移动通信技术领域，具体涉及一种基于多域信道估计的智能波束分配优化方法，包括构建毫米波信道模型，在混合波束赋形结构下，采用波束训练方法进行毫米波信道探测；对不同时刻各个用户信道中与主要来波对应的波束指向和波束增益参数进行波束分簇；根据波束分簇结果，进行波束分配；本发明能够动态适应信道态势的变化，更合理且有效地匹配信道实际特征，实现了智能波束分配，优化了系统频谱效率等性能。

技术研发人员：聂益芳,程东海,张婷,边凤霞
受保护的技术使用者：重庆工商大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15