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一种5G毫米波通信方法及相应的波束成形方法技术

技术编号:15394755 阅读:572 留言:0更新日期:2017-05-19 06:31
本发明专利技术公开一种5G毫米波通信方法及相应的波束成形方法,通信方法是在发射端和接收端中至少一端采用高斯波束发射,波束的中心发射方向互相指向对方在,这样可以拓宽波束接收范围,在任意一方移动时依然可以接收到信号。高斯波束符合正态分布,是在普通波束相位控制器上加入一个角度按照高斯随机分布的高斯相位生成器即可生产。

【技术实现步骤摘要】
一种5G毫米波通信方法及相应的波束成形方法
本专利技术涉及通信技术,特别是关于一种5G毫米波通信方法及相应的波束成形方法。
技术介绍
在现有的5G毫米波通信中,波束成形技术被广泛使用,以天线矩阵的增益来弥补高频信号的衰减。这种以接收端和发射端同时通过波束成形的方式通信的方式,要求发射的波束和接收端的波束必须同时朝向对方,如果一方突然移动,发射、接收的波束中有一方偏离对方波束,就会产生通信的中断。遇到这种问题时,一般需要发射、接收端同时或一方使用预定位算法,再次找到对方的波束,重新建立连接,这样会严重影响通信的质量和交换信息的速率;或者要求通信的双方都处于静止状态,而这样将会极大的限制5G毫米波无线通信的应用和推广。
技术实现思路
针对目前毫米波通信发射、接收端不能同时移动的缺点,本专利技术提供一种全新的5G毫米波通信方法,及通信中使用的波束的成形方法。该通信方法发射端和接收端采用高斯波束成形通信的方式,发射端定位接收端以后,通过双方天线矩阵的相位控制器发射高斯波束,使双方在较宽的波瓣波动范围内以随机接入的方式进行通信。本专利技术解决以上技术问题所采用的技术方案如下:一种5G毫米波通信方法,其特征在于:在发射端和接收端中至少一端采用高斯波束发射,波束的中心发射方向互相指向对方。所述高斯波束是以发射中心μ为对称轴,以波瓣宽度为波动范围的正态分布N(μ,)形态。所述高斯波束的成形方法是:采用一个波束呈高斯分布的高斯相位生成器。本专利技术显著的有益效果体现在:双高斯波束形成技术可以用在5G毫米波通信中,解决目前毫米波通信发射、接收双方不能同时移动的缺点,采用高斯波束通信的时候,收发端波束不要求严格对准,通信双方在波瓣波动范围内一直处于随机建立连接的状态。虽然接收信号在强度上会有能量高低变化,但数据通信可以一直保持顺畅,并且发射端接收端可以低速移动。虽然此技术旨在解决毫米波通信中的移动问题,但此技术同时适用于固定或处于移动中的毫米波通信设备。附图说明图1为发射端、接收端同时发射高斯波束实现毫米波无线通信;图2为高斯波束波瓣本身的宽窄,波瓣能量的分布。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述,但本领域的技术人员应该知道,以下实施例并不是对本专利技术技术方案作的唯一限定,凡是在本专利技术技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动,均应视为属于本专利技术的保护范围。本专利技术通过发射端和接收端至少一端产生角度按照高斯分布的时变波束,使得通信双方可以在一方或双方移动时,波束不会完全分离,使得低速移动中的毫米波通信保持畅通,数据信息的传输不会中断。图1所示是发射端和接收端同时使用高斯波束,波束的中心发射方向互相指向对方,这种通信方式可以成为双高斯波束通信方式,也是最佳的通信方式。还有两种可行的方式:一是发射端发射高斯波束,接收端仅发射普通波束;二是发射端仅发射普通波束,接收端发射高斯波束。后两种方式较双高斯波束通信方式效果稍差,但相比于双普通波束通信方式要好。高斯波通信方式可应用于5G毫米波无线通信的室内通信,通信的双方可同处在低速运动当中,无需事先定位一方,或双方都静止。高斯波束赋形的过程是:以发射端为例,如图2所示,发射波的波瓣本身是一窄波瓣,波瓣的宽度是θ,波束的发射中心μ方向指向接收端;如果对发射波的角度施以控制,使其波瓣的摆动范围扩大至以一定摆动范围随机发射,且发射的波束是以发射中心μ为对称轴,以为波动范围的正态分布N(μ,)形态,则因此称为高斯波束合成。高斯波束合成后的发射能量(或者接收能量)分布同样可以看成是以μ为中心,以为波动范围的正态分布N(μ,),因此,波束合成的最终效果就是发射能量在一定范围内逐渐扩散,被接收端大范围地接收。接收端的波束合成也是同样的过程,接收端发射波的中心方向指向发射端,发射的波束也是以一定摆动范围随机发射,最后形成高斯波束,两者对发,如图1所示。本专利技术同时提出一个简单的角度按照高斯分布特点的时变波束,即高斯波束的形成方法是:可以在普通的相位控制器上进行相应改进,在调节波束中心角度的时候,加入一个角度按照高斯随机分布的高斯相位生成器,使相位在一定范围内进行随机变化,且符合高斯分布。因此可以在不改变原有波束波瓣宽度的情况下,在一个角度范围内,高速持续发射波束,让波束横截面的能量分布按照高斯分布辐射出去,由此实现高斯波束赋形。本专利技术中天线矩阵的相位控制方法在本质上跟传统相位控制方法没有变,因此本方法可以结合各种现有的天线矩阵波束赋形技术。本文档来自技高网...
一种5G毫米波通信方法及相应的波束成形方法

【技术保护点】
一种5G毫米波通信方法,其特征在于:在发射端和接收端中至少一端采用高斯波束发射,波束的中心发射方向互相指向对方。

【技术特征摘要】
1.一种5G毫米波通信方法,其特征在于:在发射端和接收端中至少一端采用高斯波束发射,波束的中心发射方向互相指向对方。2.根据权利要求1所述的5G毫米波通信方法,其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员:谭毅张智王中华
申请(专利权)人:谭毅张智王中华
类型:发明
国别省市:北京,11

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