[发明专利]一种应用于高铁无线通信的基于扇形化位置-公平的波束传输方法

权利要求书

1.一种应用于高铁无线通信的基于扇形化位置-公平的波束传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)建立扇形化的波束结构，基站通过N个波束来覆盖铁路，N个波束覆盖的空间频域彼此不相交；

(2)利用列车的位置信息，对一辆列车场景进行波束优化，最大化波束范围内的平均接收功率，满足列车在波束范围内不同位置的瞬时接收功率稳定；

(3)利用列车的位置信息，对两辆列车相遇的场景，对波束对优化，最大化总的传输速率，满足波束范围内每辆列车的瞬时接收SINR稳定；

(4)所有场景下的波束离线计算并存储，交换一次的信道指数(CQI)，基站根据列车的位置信息确定相对应覆盖区域的波束进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的基于扇形化位置-公平的波束传输方法，其特征在于，所述步骤1具体为：

基站覆盖的空间频域范围为Θ＝(-θ₀，θ₀)，将总的覆盖频域化为N个扇形区域，基站通过N个波束来覆盖铁路，N个波束覆盖的空间频域彼此不相交，即令每个波束的空间波束宽度为N为波束数目，1≤N＜M，N取值为不大于天线数目M的正整数，则波束w_k覆盖的空间频域范围是信号发射角；在给定基站与铁路的垂直距离下，不同的信号发射角代表铁路上的不同位置，这里用θ表示列车的位置。

3.根据权利要求1所述的基于扇形化位置-公平的波束传输方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

最大化波束w_k覆盖范围内的平均接收功率w_k表示覆盖波束区域Θ_k的波束向量，h(θ)是下行链路的导向矢量，H表示矩阵或向量的共轭转置，G(θ)＝d(θ)^-τ/2表示列车位置为θ时的路径损耗，τ表示路径损耗指数，d(θ)表示列车位置为θ时发射端与接收端的距离，表示函数在Θ_k范围内对θ积分；

使列车在波束覆盖范围内不同位置的瞬时接收功率稳定，同时限制波束旁瓣的平均辐射功率；

得到，

其中γ亦为优化变量，ε表示接收功率波动强度(dB)，ξ是给定的一个很小的正值；求解w_k，满足以上的目标函数和约束条件，获得波束w_k。