1.一种宽带毫米波上行链路多用户通信方法,其特征在于,所述宽带毫米波上行链路多用户通信方法包括:获取每个用户设备的信道;
针对任一用户设备,根据所述用户设备的信道及子载波的数量,确定所述用户设备的可用子载波‑波束集合;所述可用子载波‑波束集合中包括所述用户设备的所有可用子载波‑波束对;
根据所述用户设备的信道及子载波的数量,确定所述用户设备的可用子载波‑波束集合,具体包括:根据所述用户设备的信道及子载波的数量,确定所述用户设备在每个子载波上的信道;采用以下公式确定用户设备u在子载波k上的信道:其中,hu[k]为用户设备u在子载波k上的信道,D为最大相对路径时延,hu为用户设备u的信道,j为虚数,K为子载波的数量;
针对任一子载波,根据所述用户设备在所述子载波上的信道,确定所述用户设备在所述子载波上的波束空间信道;采用以下公式确定用户设备u在子载波k上的波束空间信道:其中, 为用户设备u在子载波k上的波束空间信道,UR为波束空间变换矩阵,UR=[aH(θ1),a(θ2),…,a(θN)] ,a(θN)为第N个空间方向的阵列响应矢量,N为天线的数量,J(N)={i‑(N‑1)/2,i=0,1,…,N‑1},上标H表示共轭转置;
根据所述用户设备在所述子载波上的波束空间信道,确定所述用户设备在所述子载波上的可用波束;一个可用波束与其对应的子载波为所述用户设备的一个可用子载波‑波束对;
针对任一波束,根据每个用户设备的可用子载波‑波束集合,确定所述波束所支持的用户设备集合;
根据每个波束所支持的用户设备集合,确定选用波束集合,具体包括:
确定初始选用波束集合、初始备选波束集合及初始系统支持用户设备集合;所述初始备选波束集合中包括所有波束;所述初始选用波束集合及所述初始系统支持用户设备集合均为空集;
*
针对第x次波束选择过程,采用公式 确定当前最优波束,x>0;其中,n为当前最优波束, 为当前备选波束集合,第1次波束选择过程中的当前备选波束集合为初始备选波束集合, 为波束n所支持的用户设备集合,|·|表示集合所含元素的个数;
将当前最优波束加入当前选用波束集合,并从当前备选波束集合中删除当前最优波束;第1次波束选择过程中的当前选用波束集合为初始选用波束集合;
将当前最优波束所支持的用户设备集合加入当前系统支持用户设备集合;第1次波束选择过程中的当前系统支持用户设备集合为初始系统支持用户设备集合;
采用公式 更新当前备选波束集合中各波束所支持的
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用户设备集合;其中, 为当前最优波束n所支持的用户设备集合,∩表示交集运算,\表示从集合中删除一个元素或子集;
判断当前系统支持用户设备集合中是否包含所有用户设备,若是,则当前选用波束集合为最终的选用波束集合,否则进行第x+1次波束选择过程;所述选用波束集合中包括宽带毫米波上行链路多用户通信时选择使用的波束;
针对所述选用波束集合中的任一波束,若所述波束所支持的用户设备发生接入碰撞,则将发生接入碰撞的用户设备作为待转移设备,根据所述待转移设备的可用子载波‑波束集合,确定所述待转移设备的目标波束,并将所述待转移设备转移至所述目标波束;
根据所述选用波束集合及每个用户设备的可用子载波‑波束集合,调整每个子载波所承载的用户设备集合;各用户设备与基站基于每个子载波所承载的用户设备集合及所述选用波束集合进行数据传输。
2.根据权利要求1所述的宽带毫米波上行链路多用户通信方法,其特征在于,用户设备u的信道为:其中,M为用户设备的信号传播路径数量, 为用户设备u的第m条信号传播路径的信道增益,g(·)为脉冲形状函数,d为归一化相对路径时延,TS为采样周期, 为用户设备u的第m条信号传播路径的时延, 为用户设备u的第m条信号传播路径的到达方向角,为用户设备u的第m条信号传播路径的阵列响应矢量。
3.根据权利要求1所述的宽带毫米波上行链路多用户通信方法其特征在于,根据所述待转移设备的可用子载波‑波束集合,确定所述待转移设备的目标波束,并将所述待转移设备转移至所述目标波束,具体包括:从所述待转移设备的可用子载波‑波束集合中搜索满足第一条件的波束作为所述待转移设备的目标波束;所述第一条件为:波束属于选用波束集合,且所述待转移设备加入所述波束所支持的用户设备集合后,不与所述波束所支持的用户设备集合中原有的用户设备发生接入碰撞;
若在所述待转移设备的可用子载波‑波束集合中未搜索到满足第一条件的波束,则从所述待转移设备的可用子载波‑波束集合中选择一个不属于所述选用波束集合的波束作为所述待转移设备的目标波束,并将所述目标波束加入所述选用波束集合;
从所述波束所支持的用户设备集合中删除所述待转移设备,将所述待转移设备加入所述目标波束所支持的用户设备集合,以将所述待转移设备转移至所述目标波束。
4.根据权利要求1所述的宽带毫米波上行链路多用户通信方法,其特征在于,根据所述选用波束集合及每个用户设备的可用子载波‑波束集合,调整每个子载波所承载的用户设备集合,具体包括:根据所述选用波束集合及每个用户设备的可用子载波‑波束集合,确定每个子载波所承载的用户设备集合;每个子载波所承载的用户设备集合中包括使用对应子载波的所有用户设备;
根据每个子载波所承载的用户设备集合,采用公式 确定选用子载波
集合;其中, 为选用子载波集合,k为子载波的序号, 为子载波k所承载的用户设备集合;
根据每个子载波所承载的用户设备集合及所述选用子载波集合,确定设备移除子载波集合及设备接收子载波集合;所述设备移除子载波集合中包括承载的用户设备数量大于子载波平均用户数的子载波;所述设备接收子载波集合中包括承载的用户设备数量小于子载波平均用户数的子载波;
针对所述设备移除子载波集合中任一子载波所承载的任一用户设备,在所述设备接收子载波集合中搜索满足第二条件的子载波作为所述用户设备的目标子载波,并将所述用户设备转移至所述目标子载波;所述第二条件为:子载波属于所述用户设备的可用子载波‑波束集合,且所述用户设备在所述子载波上使用的波束属于所述选用波束集合,且所述用户设备不与所述子载波已承载的用户设备发生接入碰撞,且所述用户设备加入所述子载波后,所述子载波所承载的用户设备数量小于或等于子载波平均用户数。
5.根据权利要求1所述的宽带毫米波上行链路多用户通信方法,其特征在于,各用户设备与基站基于每个子载波所承载的用户设备集合及所述选用波束集合进行数据传输,具体包括:针对任一用户设备,根据每个子载波所承载的用户设备集合,通过所述用户设备将待传送数据符号调制到分配的子载波上,并对所述待传送数据符号依次进行K点离散傅里叶反变换、加循环前缀及数模转换处理,得到模拟基带信号;通过射频链路将所述模拟基带信号变换为射频信号,并通过天线将所述射频信号发射至基站;
通过基站的透镜天线阵列接收各用户设备的射频信号,并通过射频链路将接收到的射频信号变换为目标模拟基带信号;
对所述目标模拟基带信号依次进行模数转换、去循环前缀及离散傅里叶变换处理,得到对应每个子载波上的接收信号矢量;
根据所述选用波束集合计算每个子载波的基带合并矩阵;
针对任一子载波,根据所述子载波上的接收信号矢量及所述子载波的基带合并矩阵,确定所述子载波上各用户设备的数据符号。
6.一种宽带毫米波上行链路多用户通信系统,应用权利要求1至5任一项所述的宽带毫米波上行链路多用户通信方法,其特征在于,所述宽带毫米波上行链路多用户通信系统包括:信道获取模块,用于获取每个用户设备的信道;
可用子载波‑波束确定模块,用于针对任一用户设备,根据所述用户设备的信道及子载波的数量,确定所述用户设备的可用子载波‑波束集合;所述可用子载波‑波束集合中包括所述用户设备的所有可用子载波‑波束对;
波束用户设备确定模块,用于针对任一波束,根据每个用户设备的可用子载波‑波束集合,确定所述波束所支持的用户设备集合;
选用波束确定模块,用于根据每个波束所支持的用户设备集合,确定选用波束集合;所述选用波束集合中包括宽带毫米波上行链路多用户通信时选择使用的波束;
波束转移模块,用于针对所述选用波束集合中的任一波束,若所述波束所支持的用户设备发生接入碰撞,则将发生接入碰撞的用户设备作为待转移设备,根据所述待转移设备的可用子载波‑波束集合,确定所述待转移设备的目标波束,并将所述待转移设备转移至所述目标波束;
子载波调整模块,用于根据所述选用波束集合及每个用户设备的可用子载波‑波束集合,调整每个子载波所承载的用户设备集合;各用户设备与基站基于每个子载波所承载的用户设备集合及所述选用波束集合进行数据传输。
7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,其存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的宽带毫米波上行链路多用户通信方法。