文档名：基于LSTM的多站点协作波束切换算法
摘要：毫米波频段拥有非常丰富的频谱资源,支持更高速的数据传输,因此成为通信领域近年来的研究热点.基于大规模输入输出(MassiveMultipleInputMultipleOutput,mMIMO)的波束成形技术可以有效补偿毫米波的高路损,是5G毫米波通信中的一项关键技术.但是在高速移动场景下,信道变化加速,必须进行频繁的波束切换才能保证良好的通信质量,故而大大增加了信令开销与资源消耗.如何在高动态场景下降低波束切换开销、提升波束切换速度与效率成为关键问题.针对直射径(LightofSight,LOS)被遮挡情况下的复杂信道环境,文中提出了一种基于长短期记忆(LongShortTermMemory,LSTM)网络的多站点协作波束切换算法,根据过去一段时间的波束信息,学习信道环境与服务波束序号的内在联系,并预测当前时刻切换的最佳波束.仿真结果表明,与基于当前信道环境信息的遍历搜索算法相比,所提波束切换算法在上行发射功率较高时性能接近,在上行发送功率较低时,性能更优,体现了所提算法的优势.
Abstract：Themillimeterwavefrequencybandboastsabundantspectrumresources,supportingfasterda-tatransmission,makingitarecentfocalpointinthefieldofcommunication.BeamformingbasedonMas-siveMultipleInputMultipleOutput(mMIMO)isacrucialtechnologyin5Gmillimeterwavecommunica-tion,sinceiteffectivelycompensatesforthehighpathlossassociatedwithmillimeterwaves.However,inhigh-speedmobilescenarios,channelconditionschangerapidly,necessitatingfrequentbeamswitchingtoensuregoodcommunicationquality.Thissignificantlyincreasessignalingoverheadandresourcecon-sumption.Thus,thekeychallengeistoreducebeamswitchingoverheadandimprovethespeedandeffi-ciencyofbeamswitchinginhigh-dynamicscenarios.Inthispaper,addressingcomplexchannelenviron-mentswhenline-of-sight(LOS)isobstructed,weproposeamulti-sitecollaborativebeamswitchingalgo-rithmbasedonLongShortTermMemory(LSTM)networks.Itlearnstheinherentrelationshipbetweenchannelconditionsandthesequenceofservicebeamsbasedonpastbeaminformationandpredictsabeamtoswitchtoatthecurrenttime.Simulationresultsindicatethat,comparedtotheexhaustivesearchalgorithmbasedonthecurrentchannelenvironmentinformation,ourproposedbeamswitchingalgorithmperformssimilarlywhentheuplinktransmissionpowerishighandevenbetterwhentheuplinktransmis-sionpowerislow.Thisdemonstratestheadvantagesoftheproposedalgorithm.
作者：王海洋 何兴文 孙海蓬 王其盛 苏俊浩 张志龙 Author：WANGHai-yang HEXing-wen SUNHai-peng WANGQi-sheng SUJun-hao ZHANGZhi-long
作者单位：山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250100中兴通讯股份有限公司,上海200120北京邮电大学信息与通信工程学院,北京100876
刊名：中国电子科学研究院学报
Journal：JournalofChinaAcademyofElectronicsandInformationTechnology
年，卷(期)：2024, 19(3)
分类号：TN929.5
关键词：波束切换 站点协作 长短期记忆网络
Keywords：beamswitching sitecooperation longshorttermmemory
机标分类号：TN929.5TP391.4U285.211
在线出版日期：2024年7月2日
基金项目：基于LSTM的多站点协作波束切换算法[
期刊论文] 中国电子科学研究院学报--2024, 19(3)王海洋 何兴文 孙海蓬 王其盛 苏俊浩 张志龙毫米波频段拥有非常丰富的频谱资源,支持更高速的数据传输,因此成为通信领域近年来的研究热点.基于大规模输入输出(MassiveMultipleInputMultipleOutput,mMIMO)的波束成形技术可以有效补偿毫米波的高路损,是5G毫米波...参考文献和引证文献
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