大规模MIMO无线通信方法、系统、网络设备、存储介质与流程

本技术涉及无线通信，特别是涉及一种大规模mimo无线通信方法、系统、网络设备和存储介质。

背景技术：

1、大规模mimo是提升移动通信系统容量的关键技术，同时，它也是用户链路星地通信的关键技术。由于卫星距离地面很远，卫星侧需要配置大规模天线阵列，利用其阵列增益弥补由此带来的信号衰减，并在同一时频资源上与大量用户通信。同时卫星侧天线的安装空间一般大于地面的通信系统，有条件部署成百甚至上千个天线单元。然而单元数目巨大的天线阵列在提供显著的阵列增益的同时，也会大幅度增加系统实现的复杂度。在常规大规模mimo信号处理系统架构中，中央处理器与子阵间的传输负荷是大规模mimo系统实现的瓶颈，甚至成为限制系统天线数的关键因素。现有的降低传输负荷的方案，例如固定和动态的宽带多波束方案，都会带来明显的性能下降。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种大规模mimo无线通信方法、系统、网络设备和存储介质，在不损失系统性能的前提下，降低大规模mimo系统的数据传输载荷。

2、第一方面，本技术提供了一种大规模mimo无线通信方法，所述方法包括：

3、利用子阵处理器将对应的天线阵列接收的上行信号进行空域预处理，以获取空间响应补偿后的后处理信号，并发送至中央处理器；

4、所述中央处理器对各所述子阵处理器对应的所述后处理信号进行用户间干扰处理，以获取频域响应补偿后的上行用户信号。

5、在其中一个实施例中，所述子阵处理器包括：串联和/或并联的多级子阵处理器；所述方法还包括：

6、对关联的各级子阵处理器对应的后处理信号进行合并处理获取组合的后处理信号，以用于将所述组合的后处理信号发送至所述中央处理器。

7、在其中一个实施例中，所述利用子阵处理器将对应的天线阵列接收的上行信号进行空域预处理，包括 ：

8、由所述子阵处理器利用空域接收预处理矩阵与所述上行信号进行矢量相乘运算，获取所述上行信号对应的所述后处理信号。

9、在其中一个实施例中，所述方法还包括：所述子阵处理器基于对应的用户空间信道矩阵，确定所述空域接收预处理矩阵。

10、在其中一个实施例中，所述方法还包括：所述中央处理器对完整上行信道数据进行分解，获取各所述子阵处理器对应的子阵上行信道数据，并将所述子阵上行信道数据发送至对应的所述子阵处理器；其中，所述子阵上行信道数据包括空分复用用户对应的子阵信道数据。

11、在其中一个实施例中，所述子阵上行信道数据包括：用户空间角度数据；所述方法还包括：所述子阵列处理器根据所述用户空间角度数据确定对应的用户方向矢量；并基于所述用户方向矢量构建所述用户空间信道矩阵。

12、在其中一个实施例中，所述方法还包括：所述中央处理器为目标区域进行波束配置并建立波束与空间角度的对应关系，以用于所述子阵处理器根据所述中央处理器分发的波束编号确定对应的用户空间角度数据。

13、在其中一个实施例中，所述用户空间角度数据包括：每个用户对应的一个或两个用户空间角度数据；所述用户空间角度数据用于计算用户空间信道矩阵。

14、在其中一个实施例中，所述子阵处理器生成的后处理数据的数据维度与空分复用用户数量相同。

15、在其中一个实施例中，所述中央处理器对所述后处理信号进行用户间干扰处理，包括：所述中央处理器基于用户的信道特征确定上行权重矩阵，并根据所述上行权重矩阵配置上行用户间干扰处理矩阵；利用所述上行用户间干扰处理矩阵对所述后处理信号进行用户间干扰处理。

16、在其中一个实施例中，所述上行权重矩阵包括基于最小均方误差权值确定的上行权重矩阵，或者基于最大平均信干噪比权值确定的上行权重矩阵。

17、第二方面，本技术提供了一种大规模mimo无线通信系统，所述装置包括：

18、子阵处理器，用于将对应的天线阵列接收的上行信号进行空域预处理，以获取空间响应补偿后的后处理信号，并发送至中央处理器；

19、中央处理器，用于对各所述子阵处理器对应的所述后处理信号进行用户间干扰处理，以获取频域响应补偿后的上行用户信号。

20、第三方面，本技术还提供了一种网络设备。所述网络设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面任一项实施例中大规模mimo无线通信方法的步骤。

21、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项实施例中大规模mimo无线通信方法的步骤。

22、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任一项实施例中大规模mimo无线通信方法的步骤。

23、第六方面，本技术提供了一种大规模mimo无线通信方法，中央处理器对空分复用用户对应的下行信号进行用户间干扰处理，获取频域响应补偿后的预处理信号，并将所述预处理信号发送至对应的子阵处理器；所述子阵处理器对所述预处理信号进行空域后处理，以获取空间响应补偿后的下行用户信号，并利用天线阵列发送所述下行用户信号。

24、在其中一个实施例中，所述子阵处理器包括：串联和/或并联的多级子阵处理器；所述方法还包括：上一级子阵处理器将接收的所述预处理信号发送至下一级子阵处理器，以用于各级子阵处理器对所述预处理信号进行空域后处理。

25、在其中一个实施例中，所述中央处理器对空分复用用户对应的下行信号进行用户间干扰处理，包括：所述中央处理器基于用户的信道特征确定下行权重矩阵，并根据所述下行权重矩阵配置下行用户间干扰处理矩阵；利用所述下行用户间干扰处理矩阵对所述下行信号进行用户间干扰处理。

26、在其中一个实施例中，所述下行权重矩阵包括基于迫零权值确定的下行权重矩阵，基于正则化迫零权值确定的下行权重矩阵，或者基于最大平均信泄噪比权值确定的下行权重矩阵。

27、在其中一个实施例中，所述子阵处理器对所述预处理信号进行下行空域后处理，包括：

28、所述子阵处理器利用空域发送后处理矩阵与所述预处理信号进行矢量相乘运算，以用于获取所述下行用户信号。

29、在其中一个实施例中，所述方法还包括：所述子阵处理器根据对应的用户空间信道矩阵，确定所述空域发送后处理矩阵。

30、在其中一个实施例中，所述方法还包括：所述中央处理器对完整下行信道数据进行分解，获取各所述子阵处理器对应的子阵下行信道数据，并将所述子阵下行信道数据发送至对应的所述子阵处理器；其中，所述子阵下行信道数据包括空分复用用户对应的子阵信道数据。

31、在其中一个实施例中，所述子阵下行信道数据包括：用户空间角度数据；所述方法还包括：

32、所述子阵列处理器根据所述用户空间角度数据确定对应的用户方向矢量；并基于所述用户方向矢量构建所述用户空间信道矩阵。

33、在其中一个实施例中，所述方法还包括：为目标区域进行波束配置并建立波束与空间角度的对应关系，以用于所述子阵处理器根据所述中央处理器分发的波束编号确定对应的用户空间角度数据。

34、在其中一个实施例中，所述用户空间角度数据包括：每个用户对应的一个或两个用户空间角度数据；所述用户空间角度数据用于计算用户空间信道矩阵。

35、在其中一个实施例中，所述中央处理器生成的预处理信号的数据维度与空分复用用户的用户数量相同。

36、第七方面，本技术提供了一种大规模mimo无线通信系统，所述装置包括：

37、中央处理器，用于对空分复用用户对应的下行信号进行用户间干扰处理，以获取频域响应补偿后的预处理信号，并将所述预处理信号发送至对应的子阵处理器；

38、子阵处理器，用于对所述预处理信号进行空域后处理，以获取空间响应补偿后的下行用户信号，并利用天线阵列发送所述下行用户信号。

39、第八方面，本技术还提供了一种网络设备。所述网络设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第六方面任一项实施例中方法的步骤。

40、第九方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。所述计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第六方面任一项实施例中大规模mimo无线通信方法的步骤。

41、第十方面，本技术还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第六方面任一项实施例中大规模mimo无线通信方法的步骤。

42、上述的大规模mimo无线通信方法，通过在中央处理器、子阵处理器之间实现分级处理，由子阵处理器对接收的上行信号进行空域预处理，实现对上行信号的空间响应补偿来得到后处理信号，从而实现第一级处理；再由中央处理器对各子阵处理器上传的后处理信号进行用户间干扰处理，实现对后处理信号的频域响应补偿并得到上行用户信号，实现对上行信号的第二级处理。由于子阵处理器仅需要完成对上行信号的空域响应补偿，使得中央处理器可以仅将少量的空间响应参数分发至子阵处理器，从而降低数据传输量，继而大大降低了大规模天线星地系统的数据传输载荷，降低星地通信系统的星载实现复杂度。另外，通过中央处理器、子阵处理器的两级分级处理的设置，实现合理的分级处理方案，在不损失大规模阵列的处理增益的前提下，降低每个处理器数据载荷。