[发明专利]同频带无线回程下行异构网络中3D波束赋形方法

说明书

本发明公开了同频带无线回程下行异构网络中3D波束赋形方法，包括以下步骤：步骤1，构建一个双层异构网络中的下行链路，所述下行链路包括至少一个微小区和一个宏小区，所述宏小区覆盖有一个宏基站，所述微小区覆盖有一个微基站；每个微小区中均分布有一个微小区用户，宏小区中分布有多个宏小区用户；所述宏基站配置有N_t个发射天线；所述微基站配置有1个天线，所述宏小区用户和微小区用户各配置有1个天线；所述宏小区包含有K_u个宏小区用户，所述宏小区包含有K_s个微小区，且N_t≥K_u+K_s；步骤2，确定不同场景下的最佳下倾角θ*。本发明综合考虑了异构网络中同频带无线回程情况下的3D波束赋形问题，与已有的方法相比可以极大地提升系统的整体性能。

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及同频带无线回程下行异构网络中3D波束赋形方法。

背景技术

现阶段，移动用户数据业务需求的爆发式增长和有限的频谱资源之间的矛盾愈加突出。为了解决这个问题，人们提出了很多候选策略，例如3D MIMO(three-dimensionalmultiple-input multiple-output)，AASs(active antenna systems，主动天线系统)，小区密集化，以及FD(full-duplex，全双工)传输等。AASs和小区密集化是其中的两个有效策略，近来被广泛地研究。

AASs得益于其灵活性，可以有效地提高系统的容量。在AASs中，天线波束可以通过电子和动态方式进行改变。基于3D信道信息，可以根据3D波束赋形策略中的环境自适应地改变水平和垂直的波束模式或下倾角的(波束模式)。与基于2D的传统波束赋形相比，这种技术更加灵活实用。因此，3D波束赋形可以提高无线通信系统的性能。

在小区密集化方法中，将基于低功率节点的微小区部署到传统的宏蜂窝网络中，可以构成异构网络(HetNets)，不仅可以提高室内覆盖，微小区还可以在宏蜂窝网络高负载情况下分担宏蜂窝网络的数据业务量。除此之外，全双工传输FD的引入可以进一步地提高已有资源的利用率。对于FD传输来说，相同的时间和频率资源可以被回程链路和接入链路同时使用，因此也称为同频带回程。

文献“W.Lee,S.R.Lee,H.B.Kong,and S.Lee,“Downlink vertical beamformingdesigns for active antenna systems,”IEEE Trans.Commun.,vol.62,no.6,pp.1897–1907,2014.”研究了基于AAS系统和被动天线系统时的3D波束赋形方法，但是并未涉及微小区部署的情况。文献“H.Tabassum,A.H.Sakr,and E.Hossain,“Analysis of massiveMIMO-enabled downlink wireless backhauling for full-duplex small cells,”IEEETrans.Commun.,vol.64,no.6,pp.2354–2369,2015.”考察了在大尺度MIMO系统中的小基站同频带无线回程的性能研究，但是未考虑3D波束赋形。联合3D波束赋形和小区密集化同时具有3D波束赋形增益和小区密集化的优点。因此，综合3D波束赋形和小区密集化，可以进一步提升系统的性能。

发明内容

本发明的目的是提供针对同频带无线回程下行异构网络中的一种3D波束赋形方法，解决了现有技术中异构网络不考虑3D波束赋形的问题，以及对利用穷尽搜索去寻找最佳下倾角的问题。本发明针对同频带无线回程下行异构网络中的典型场景给出了最优的3D波束赋形方法，对一般的场景给出了次优的3D波束赋形方法。

本发明所采用的技术方案是，

同频带无线回程下行异构网络中3D波束赋形方法，包括以下步骤：