CN114071489A

CN114071489A - 通信节点配对方法、装置、通信节点及存储介质

Info

Publication number: CN114071489A
Application number: CN202010747268.7A
Authority: CN
Inventors: 王笑千; 夏亮; 金婧; 王启星
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd; China Mobile Communications Ltd Research Institute
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd; China Mobile Communications Ltd Research Institute
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2022-02-18

Abstract

本申请公开了一种通信节点配对方法、装置、通信节点及存储介质。其中，方法包括：第一通信节点获取K个第二通信节点的信道信息；K为大于或等于2的整数；根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从K个第二通信节点中选择与自身位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对。

Description

通信节点配对方法、装置、通信节点及存储介质

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种通信节点配对方法、装置、通信节点及存储介质。

背景技术

多输入多输出(MIMO，Multi-Input Multi-Output)技术是长期演进(LTE)***的关键技术，可以大幅提升频谱效率。然而受限于终端的硬件条件，终端多天线接收的实际应用难以满足。为了解决这一问题，在LTE***中，提出了虚拟MIMO技术(VMIMO，VirtualMIMO)。VMIMO允许至少两个用户配对，使用相同的视频资源传送数据，获得空间复用增益。因此用户配对技术是VMIMO的关键技术之一，常见的用户配对方法包括：随机用户配对(RPS，Random Pairing Scheduling)，正交用户配对(OPS，Orthogonal PairingScheduling)和比例公平(PF，Proportional Fair)等方法。

然而，相关技术中，配对方案比较复杂，需要对***中的所有用户进行配对计算，当***用户较多时会带来额外的时间开销；且在处理多个相同方向用户的配对方面存在一定难度。

发明内容

为解决相关技术问题，本申请实施例提供一种通信节点配对方法、装置、通信节点及存储介质。

本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供了一种通信节点配对方法，应用于第一通信节点，包括：

获取K个第二通信节点的信道信息；N为大于或等于2的整数；

根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从K个第二通信节点中选择与自身位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；

依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对。

上述方案中，所述利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对时，所述方法包括：

从待配对通信节点中选择一个通信节点，利用待配对通信节点的模态和信道信息，确定选择的通信节点与待配对通信节点中除选择的通信节点外的其他至少一个通信节点之间的OPS信道；并确定OPS信道对应的信道相关矩阵；

利用确定的信道相关矩阵中的第一元素，从所述其他至少一个待配对通信节点中为所述选择的通信节点配对；所述第一元素为能够体现所述选择的通信节点与相应通信节点之间的信道相关性的元素。

上述方案中，所述利用确定的信道相关矩阵中的第一元素，从所述其他至少一个待配对通信节点中为所述选择的通信节点配对，包括：

针对所述其他至少一个待配对通信节点对应的至少一个第一元素中的每个第一元素，对相应第一元素取F范数，得到至少一个处理结果；

选择至少一个处理结果中最小的处理结果对应的通信节点作为所述选择的通信节点的配对通信节点。

上述方案中，在所述最小的处理结果小于或等于预设门限的情况下，将所述最小的处理结果对应的通信节点与作为所述选择的通信节点的配对通信节点。

上述方案中，所述确定选择的通信节点与待配对通信节点中除选择的通信节点外的其他至少一个待配对通信节点之间的OPS信道时，所述方法包括：

针对所述其他至少一个待配对通信节点中的一个通信节点，对所述选择的通信节点和相应通信节点的初始信道分别进行离散傅里叶变换(DFT)预编码，得到所述选择的通信节点和相应通信节点的等效轨道角动量(OAM，Orbital Angular Momentum)信道；

利用得到的等效OAM信道，确定对应的OPS信道。

上述方案中，所述对所述选择的通信节点和相应通信节点的初始信道分别进行DFT预编码，得到所述选择的通信节点和相应通信节点的等效OAM信道，包括：

利用所述选择的通信节点及相应通信节点的信道信息，分别确定对应的信道矩阵，得到两个信道矩阵；

利用所述选择的通信节点及相应通信节点的模态，分别确定对应的离散傅里叶变换DFT矩阵，得到两个DFT矩阵；

利用两个信道矩阵和两个DFT矩阵，确定所述选择的通信节点与相应通信节点之间的等效OAM信道。

上述方案中，所述依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态，包括以下之一：

采用随机分配的方式，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

根据集合中模态的顺序，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

根据通信节点优先级的顺序，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

为Q个待配对通信节点中的每个通信节点预分配一个模态，依据最优策略判断预分配的模态是否是最优模态，在预分配的模态是最优模态的情况下，将预分配的模态作为相应通信节点的模态。

上述方案中，所述方法还包括：

通知Q个待配对通信节点分配的模态。

本申请实施例还提供了一种通信节点配对装置，包括：

获取单元，用于获取K个第二通信节点的信道信息；K为大于或等于2的整数；

选择单元，用于根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从K个第二通信节点中选择与第一通信节点位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；

分配单元，用于依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

配对单元，利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对。

本申请实施例还提供了一种通信节点，包括：处理器及通信接口；其中，所述处理器用于：

通过所述通信接口获取K个第二通信节点的信道信息；K为大于或等于2的整数；

根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从K个第二通信节点中选择与所述通信节点位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；

本申请实施例还提供了一种通信节点，包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述任一方法的步骤。

本申请实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。

本申请实施例提供的通信节点配对方法、装置、通信节点及存储介质，第一通信节点获取K个第二通信节点的信道信息；K为大于或等于2的整数；根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从所述多个第二通信节点中选择与自身位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对，由于从所述多个第二通信节点中选择与自身位置满足预设条件的第二通信节点，即筛选部分满足配对条件的节点进行配对，不需要对所有节点进行配对，如此，当***节点较多时会大大降低时间开销。同时，采用本申请实施例的方案，由于从所述多个第二通信节点中选择与第一通信节点位置满足预设条件的第二通信节点进行配对，因此实现对同方向上的多个节点的配对。

附图说明

图1为相关技术中一种用户配对的流程示意图；

图2为图1中步骤103的具体实现流程示意图；

图3为本申请实施例通信节点配对的方法流程示意图；

图4为本申请实施例一种OAM传输***模型示意图；

图5为本申请实施例一种节点配对的OAM传输***示意图；

图6为本申请应用实施例基于OAM的用户配对的流程示意图；

图7为本申请实施例通信节点配对装置结构示意图；

图8为本申请实施例通信节点结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本申请再作进一步详细的描述。

相关技术中，采用的配对方案如下所示：

假设一个MIMO上行***，基站有2根天线，小区内有2个单天线用户，假设他们已经配对成功，则构成的2×2VMIMO***的信道矩阵如下：

其中，H₁和H₂分别表示2个配置的用户与基站构成的信道矩阵，这2个配对的用户信道是互相独立的。此时基站处的接收信号向量可以写为：

其中，x₁和x₂表示两个配对用户的发射信号，n表示高斯白噪声。

正交配对选取信道最符合正交特性的用户进行配对，进而通过同一资源块进行用户数据的传送。通过***信道矩阵H，计算得到它的互相关信道矩阵F为：

由F得到2个用户的正交因子D为：

其中，tr(·)表示对矩阵F求迹，D作为衡量信道正交性的因子，D值越大则表明正交性越好。利用上述原理的OPS的用户配对流程，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：基站获取***内所有用户的信道信息，所有待分配用户组成一个队列；

步骤102：基站从队列中选择一个用户；

其中，可以使用随机选择，顺序选择，优先级选择等方法选择该用户。

步骤103：基站确定该用户与队列中其余用户的正交因子D；

步骤104：基站选择具有最大正交因子D的2个用户作为配对用户，并从队列中删去这2个用户；

步骤105：判断队列中所有用户是否完成配对，如果不是，则继续执行步骤102，否则执行106；

步骤106：输出配对结果，基站根据配对结果对用户执行配对，结束当前处流出。

也就是说，当所有用户均匹配完成后，结束处理流程。

其中，如图2所示，确定该用户与队列中其余用户的正交因子D的流程包括：

步骤1031：基站构造2个用户(该用户和队列中其余用户中的一个)的信道矩阵H；

具体地，通过步骤101获得的2个用户的信道矩阵H₁和H₂，通过公式(1)构造H。

步骤1032：基站根据信道矩阵H计算互相关矩阵F；

具体地，通过公式(3)计算互相关矩阵F。

步骤1033：基站根据获得的互相关矩阵F，确定这2个用户的正交因子D。

具体地，通过公式(4)计算这2个用户的正交因子D。

从上面的描述可以看出，上述配对方案比较复杂，需要对***中的所有用户进行配对计算，当***用户较多时会带来额外的时间开销。

另外，上述配对方案是基于MIMO的传输方案，对同方向上的多个用户配对存在难度。

另一方面，在过去的数十年中，移动数据速率的需求越来越高，频谱资源紧缺的问题日益显现。人们使用频分复用(FDM，Frequency Division Multiplexing)、时分复用(TDM，Time Division Multiplexing)、码分复用(CDM，Code Division Multiplexing)等复用技术逐步提高频谱效率，如何进一步提高频谱效率成为了接下来学术界关注的焦点。轨道角动量(OAM，Orbital Angular Momentum)作为电磁波的一种固有物理属性，可从复用的另一维度继续提升频谱利用率。根据经典电磁理论，电磁辐射同时包含自旋角动量(SAM，Spin Angular Momentum)和轨道角动量。SAM表示为电磁波的左旋和右旋圆极化，OAM表示电磁波的能量沿着传输方向进行旋转，因此携带OAM的电磁波也称为涡旋电磁波。

OAM通过在正常电磁波中添加一个相位旋转因子，此时相位波前将不再是平面结构，而是围绕波束传播方向旋转，即涡旋电磁波，携带OAM的电磁波可以用以下公式表达：

其中，l表示轨道角动量的本征值，也叫模态值、阶；A(r)表示电磁波的幅值，r表示到波束中心的直线距离；

为方位角。与FDM、TDM、CDM类似，电磁波的轨道角动量提供了另一个复用维度l，在轴向上具有不同本征值l的电磁涡旋波是相互正交的，因此可以在同一带宽内并行传输不同本征值的OAM涡旋波，且理论上l可以任意取值，也就是可以无限复用。

基于此，可以使用OAM来传输电磁波，使用的天线可以包括：均匀环形阵列(UCA，Uniform Circle Array)、螺旋相位面板和螺旋抛物面天线等。

在本申请的各种实施例中，基于电磁波OAM进行通信节点配对。

本申请实施例提供的通信节点配对方法，应用于第一通信节点，如图3所示，包括以下步骤：

步骤301：获取K个第二通信节点的信道信息；K为大于或等于2的整数；

步骤302：根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从所述K个第二通信节点中选择与自身位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；

步骤303：依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

步骤304：利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对。

其中，实际应用时，所述第一通信节点可以是基站，相应地，所述第二通信节点可以是终端。所述第一通信节点还可以是中继场景中的中继节点或基站，相应地，所述第二通信节点可以是中继场景中的中继节点。

在步骤301中，所述信道信息也可以称为信道状态信息(CSI，Channel StateInformation)，在基站和终端的场景时，CSI是终端用于将下行信道质量反馈给gNB的信道状态信息，以便基站对下行数据的传输选择一个合适的调制与编码策略(MCS，Modulationand Coding Scheme)，减少下行数据传输的误块率(BLER)。实际应用时，所述第二通信节点可以向所述第一通信节点发送参考信号，所述第一通信节点通过接收参考信号获取信道信息，也可以采用相关技术中CSI的测量上报方式获得CSI。

在中继场景下，也可以通过上述方式获得信道信息。

需要说明的是：本申请实施例对获取信道信息的具体实现过程不作限定。

在步骤302中，实际应用时，与所述第一通信节点位置满足预设条件可以包括以下之一：

OAM传输特性(也可以理解为OAM传输条件)；

与所述第一通信节点天线共轴；

与所述第一通信节点同方向；

与所述第一通信节点对准(接收和发送对准)。

从上面的描述可以看出，从不同角度描述了预设条件。

其中，所述第一通信节点根据信道信息中第二通信节点接收信号强度、第二通信节点接收信号相位等方法判定第二通信节点是否与自身天线共轴。其中，共轴且对准以后，接收端每根天线收到的发射天线过来的总能量应该是相等的，接收端所有接收天线接收到的信号的相位也应该相等，然而，实际应用时，会存在一定的误差，因此，对于一个第二通信节点，当接收信号强度与共轴对准时对应的接收信号强度的差值和接收信号相位与共轴对准时对应的接收信号相位的差值在一定范围内(可以通过实验方式确定)时，可以认为是与第一通信节点天线共轴。

图4为使用UCA天线的OAM传输***模型示意图，如图4所示，在该OAM传输***模型中，收发天线阵列是共轴平行的。发射端(即Tx)有M个天线单元，接收端(Rx)有N个天线单元，发射端的M个天线单元，均匀分布在半径为r的圆环上，接收端的N个天线单元均匀分布在半径为R的圆环上。假设发射天线单元的夹角为θ，接收天线单元的夹角为

因此第m个发射单元的角度为θ_m，第n个接收单元的角度为

因此，所述从所述多个第二通信节点中选择与自身天线共轴的第二通信节点是指：第一通信节点与被选择的第二通信节点的天线的中心均位于一个确定的轴线上。当然，实际应用时，第一通信节点天线的中心所在的轴线与被选择的第二通信节点天线的中心所在的轴线的距离小于或等于预设距离(可以根据需要来设置)时认为第一通信节点与被选择的第二通信节点的天线的中心均位于一个确定的轴线上。所述与第一通信节点天线共轴的第二通信节点也可以称为与所述第一通信节点同方向的第二通信节点。

使用UCA天线传输OAM电磁波的前提是：在传输某一模态时，每个天线单元上的发射功率必须相等。此外通过对每个发射天线单元添加相位因子，便可生成携带OAM的螺旋电磁波，对于这个操作，在传统的MIMO***中，可以通过额外进行一次DFT矩阵实现。

在步骤303中，实际应用时，还可以多种分配模态的方式，包括：

第一种方式，采用随机分配的方式，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

第二种方式，根据集合中模态的顺序，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；这种方式也可以称为预分配方式，

第三种方式，根据通信节点优先级的顺序，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

第四种方式，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点预分配一个模态，依据最优策略判断预分配的模态是否是最优模态，在预分配的模态是最优模态的情况下，将预分配的模态作为相应通信节点的模态。

其中，第一种方式是一种预分配方式，即采用随机算法从模态集合中为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态。

第二种方式是一种预分配方式，所有节点可以共用一个模态集合，模态集合一般为{…，-3，-2，-1，0，1，2，3，…}，实际应用时，为了保证传输速率，模态集合可以取在-3～+3这个范围比较合适，即模态集合为{-3，-2，-1，0，1，2，3}，所述第一通信节点可以依据模态集合{-3，-2，-1，0，1，2，3}中各模态的顺序，依次为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态。

第三种方式是一种预分配方式，即按照事先检测到的各第二通信节点的优先级，为优先级高的第二通信节点分配传输速率更高的模态。其中，优先级越高，分配的模态的绝对值越小。

对于第四种方式，可以根据遍历法或特殊算法得到，比如可以根据***和速率的大小来去确定分配的模态是否是最优模态，选择***和速率最高时对应的模态作为第二通信节点的模态。

实际应用时，当为Q个待配对通信节点分配模态后，需要通知相应通信节点分配的模态，以便进行信息传输。

其中，可以通过发射广播信号的方式通知相应通信节点分配的模态。

其中，为了便于分析节点配对的情况，假设一个如图5所示的两个节点配对的OAM传输***。其中，2个接收端(Rx1和Rx2)和一个发送端(Tx)的圆心均位于一条轴线上，且三个平面平行。发送端有M个天线单元，2个接收端各自有N个天线单元。发送端同时可以发射多个模态，其中，Rx1和Rx2分别使用各自的模态集合L₁和L₂进行传输(在分配模态时，可以为接收端分配至少一个模态，当分配了多个模态时，多个模态形成模态集合)，Rx1和Rx2距离发送端的距离分别为Z1和Z2。在图5右上角的图中，当TX发射的OAM波是螺旋波，且分配给Rx1和Rx2两个不同模态时，左侧的图表示相应接收端的相位的接收情况；右侧的图表示场强的接收情况。

假设发送给2个接收端的信号分别为

和

即发给2个接收端的符号向量，一般认为是复空间(complex space)中的向量，维数分别是L1×1和L2×1，则该OAM传输***为：

其中，

和

分别表示Rx1和Rx2的接收信号向量，

和

分别是Rx1和Rx2的信道矩阵，Z是高斯白噪声，

和

分别是Rx1和Rx2对应的DFT预编码矩阵，用于产生OAM电磁波，

的构造如下：

其中，元素

中

的右上角“1”表示这是Rx1使用的模态，右下角的“i”(即右下角的字符)表示Rx1使用其模态集合L1中的第i个模态传输。

的构造如下：

其中，元素

中

的右上角“2”表示这是Rx2使用的模态，右下角的“i”(即右下角的字符)表示Rx2使用其模态集合L2中的第i个模态传输。

因此，原始信道经过DFT预编码后的等效OAM信道H为：

其中，H_OAM,11表示Tx与Rx1之间的OAM信道；H_OAM,12表示Tx到Rx1的原始信道再乘以Rx2使用的DFT后的情况；H_OAM,21表示Tx到Rx2的原始信道再乘以Rx1使用的DFT后的情况；H_OAM,22表示Tx到x2之间的OAM信道。

根据获得的OAM等效信道，构造这2个接收端的OPS信道为：

根据OPS信道计算信道相关矩阵F，则有；

其中，F₁₂和F₂₁体现了Rx1和Rx2之间的信道相关系，因此，可以用这两个参数作为配对的依据。

当Rx1使用模态l1，Rx2使用模态l2时，F₁₂等于：

其中，

表示Rx1的第n个天线到Tx第m个天线的信道；

表示Rx2的第n个天线到Tx第m个天线的信道。

当Rx1使用模态l1，Rx2使用模态l2时，F₂₁等于：

其中，

和

是受距离影响的，因此F₁₂和F₂₁是一个关于Z1和Z2的矩阵。

对F₁₂取F范数，则有：

||F₁₂||_F≤γ_th (14)

其中，当小于实现设置好的某一门限即γ_th时，则认为位于Z1和Z2位置的2个Rx可以配对。

相应地，如果用F₂₁，对F₂₁取F范数，则有：

||F₂₁||_F≤λ_th (15)

其中，当小于实现设置好的某一门限即λ_th时，则认为位于Z1和Z2位置的2个Rx可以配对。

其中，上述门限可以依据***的实际最低速率需求来进行设置。

基于上述理论进行在Q个待配对通信节点之间进行配对。

基于此，在一实施例中，所述利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对时，所述方法包括：

从Q个待配对通信节点中选择一个通信节点，利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，确定选择的通信节点与所述Q个待配对通信节点中除选择的通信节点外的Q-1个通信节点之间的OPS信道；并确定OPS信道对应的信道相关矩阵；

利用确定的信道相关矩阵中的第一元素，从Q-1个通信节点中为所述选择的通信节点配对。

其中，第一元素为能够体现所述选择的通信节点与相应通信节点之间的信道相关性的元素，具体为所述确定的信道相关矩阵中第1行第2列的元素、或为第2行第1列的元素，即上述公式(11)中F₁₂或者F₂₁。

在一实施例中，所述确定选择的通信节点与所述Q个待配对通信节点中除选择的通信节点外的Q-1个待配对通信节点之间的OPS信道时，所述方法包括：

针对Q-1个待配对通信节点中的一个通信节点，对所述选择的通信节点和相应通信节点的初始信道分别进行DFT预编码，得到所述选择的通信节点和相应通信节点的等效OAM信道；

利用得到的等效OAM信道，确定对应的OPS信道。

其中，在一实施例中，对所述选择的通信节点和相应通信节点的初始信道分别进行DFT预编码，得到所述选择的通信节点和相应通信节点的等效OAM信道，包括：

利用所述选择的通信节点及相应通信节点的模态，分别确定对应的DFT矩阵，得到两个DFT矩阵；

这里，利用上述公式(9)，计算得到所述选择的通信节点与相应通信节点之间的等效OAM信道；利用上述公式(10)，确定对应的OPS信道。

其中，在一实施例中，所述利用确定的信道相关矩阵中的第一元素，从Q-1个待配对通信节点中为所述选择的通信节点配对，包括：

针对Q-1个第一元素中的每个第一元素，对相应第一元素取F范数，得到M-1个处理结果；

选择Q-1个处理结果中最小的处理结果对应的通信节点作为所述选择的通信节点的配对通信节点。

这里，在所述最小的处理结果小于或等于预设门限的情况下，将所述最小的处理结果对应的通信节点与作为所述选择的通信节点的配对通信节点。

也就是说，在满足公式(13)或公式(14)的情况下，两个节点才可以进行配对。

将所述最小的处理结果对应的通信节点与作为所述选择的通信节点的配对通信节点，即将信道相关性最低的两个通信节点配对。

实际应用时，将两个配对成功的通信节点从Q个待配对通信节点中删除，然后再利用上述方式，为其他未配对的通信节点进行配对。

基于此，在一实施例中，所述利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对时，

其中，实际应用时，当Q为奇数时，则对剩余1个第二通信节点不作配对。

当然，实际应用时，所述Q需要大于或等于2，以便能够实施本申请实施例的方案。

在一实施例中，所述利用确定的信道相关矩阵中的第一元素，从所述其他多个待配对通信节点中为所述选择的通信节点配对，包括：

在一实施例中，所述确定选择的通信节点与待配对通信节点中除选择的通信节点外的其他至少一个待配对通信节点之间的OPS信道时，该方法可以包括：

针对所述其他至少一个待配对通信节点中的一个通信节点，对所述选择的通信节点和相应通信节点的初始信道分别进行DFT预编码，得到所述选择的通信节点和相应通信节点的等效OAM信道；

利用得到的等效OAM信道，确定对应的OPS信道。

步骤304完成后，得到了节点配对结果，也可以理解为得到了节点配对情况。

本申请实施例提供的通信节点配对方法，第一通信节点获取K个第二通信节点的信道信息；K为大于或等于2的整数；根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从所述多个第二通信节点中选择与自身位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对，由于从所述多个第二通信节点中选择与第一通信节点位置满足预设条件的第二通信节点，即筛选部分满足配对条件的节点进行配对，不需要对***的所有节点进行配对，如此，当***节点较多时会大大降低时间开销。同时，采用本申请实施例的方案，由于从所述多个第二通信节点中选择与第一通信节点位置满足预设条件的第二通信节点进行配对，因此实现对同方向上的多个节点的配对。

下面结合应用实施例对本申请再作进一步详细的描述。

在本应用实施例中，将发送端称为Tx，将接收端称为Rx，也可以称为用户。

假设Tx为基站，Rx为终端，如图6所示，基于OAM的用户配对的流程，包括：

步骤601：Tx获取***内所有Rx的信道信息；

这里，所述***是指：Tx与其覆盖范围内的所有Rx构成的***。

Tx发射上行参考信号，Tx通过接收上行参考信号获取信道状态信息。

Tx也可以使用5G NR中的CSI测量上报的方法获得信道信息。

需要说明的是：本申请应用实施例对获取信道信息的过程不作限定。

步骤602：Tx根据获得到的多个Rx的信道信息，筛选出共轴的Rx；

具体地，可以使用信道信息中Tx接收信号强度、Tx接收信号相位等方法判定Rx是否与Tx天线共轴。

这里，实际应用时，Tx接收信号强度差和发送端接收信号相位差在一定范围内的Rx均可认为是与Tx共轴的。

本步骤中，Tx识别同方向上的用户，构成待配对Rx集合。

步骤603：Tx将筛选出的Rx构成一个待配对Rx集合，它们的信道信息构成另一个集合，之后执行步骤604；

这里，假设构成待配对Rx集合为R＝{R₁,...R_K}；信道信息构成另一个集合为H＝{H₁,...H_K}。

步骤604：Tx根据待配对Tx集合和它们的信道信息集合，完成模态的分配，之后执行步骤605；

模态分配可采用固定的预分配方法和最优模态分配方法。其中，预分配方法包括：随机分配、按集合中模态的顺序分配、用户优先级分配。这里，用户优先级分配即按照事先检测到的接收端优先级，为优先级高的用户分配传输速率更高的模态。

最优模态分配法是指：依据最优策略判断预分配的模态是否是最优模态，在预分配的模态是最优模态的情况下，将预分配的模态作为相应通信节点的模态。其中，通过遍历的方法来进行最优模态分配。

可以借助本应用实施例配对的方法来确定最优模态。

具体地，Tx需要先使用按集合顺序分配的模态分配方法：预先确定所有Rx使用的模态集合，在步骤612完成后记录此时的***和速率，然后修改Rx使用的模态，即重新执行步骤604。

当所有模态组合遍历完后，***和速率最高的模态分配方式即为最优模态分配。

步骤605：Tx根据已确定的模态分配方法分配模态后，再根据上述公式(7)、公式(8)和公式(9)计算等效OAM信道；

步骤606：Tx发射广播信号告知Rx模态分配结果；

这里，实际应用时，步骤605和步骤606在执行顺序上不分先后，即可以先执行步骤605，再执行步骤606，也可以先执行步骤606，再执行步骤605。

完成上述操作后，Tx就可以根据模态分配结果和信道信息确定Rx配对情况。

这里，当借助本应用实施例配对的方法来确定最优模态时，步骤606中，Tx告知Rx最优的模态分配结果，即在遍历模态组合的过程中，Tx并不告知Rx模态分配结果，即在遍历的过程中，不执行步骤606。

步骤607：Tx选择待配对Rx集合R中任意一个Rx，记为R_i；

步骤608：Tx根据公式(10)计算该Rx与其他Rx之间的K-1个OPS信道；

步骤609：Tx根据公式(11)、(12)、(14)判断R_i与其他Rx的配对情况；

这里，判断公式(14)是否满足，满足的Rx才可配对。

γ_th可以依据***的实际最低速率需求进行设置。

Tx也根据公式(11)、(13)、(15)判断R_i与其他Rx的配对情况；其中，判断公式(15)是否满足，满足的Rx才可配对。

λ_th可以依据***的实际最低速率需求进行设置。

步骤610：Tx从所有配对情况中，选择满足公式(14)且||F₁₂||_F值最小的2个Rx进行配对(即相关度最低的2个Rx)；

这里，当Tx也根据公式(11)、(13)、(15)判断R_i与其他Rx的配对情况时，选择满足公式(15)且||F₂₁||_F值最小的2个Rx进行配对(即相关度最低的2个Rx)。

步骤611：从集合R中删除这2个Rx，输出一对匹配，之后执行步骤612；

步骤612：判断所有Rx是否完成配对，如果是，则执行步骤613，否则，执行步骤607；

这里，由于配对时需要满足公式(14)或公式(15)，所以，实际应用时，会出现集合R中有些Rx无法配对的情况，在这种情况下，认为对所有Tx完成了配对。

步骤613：判断分配的模态是否是最优模态分配，如果是，则执行步骤614，否则执行步骤604；

这里，当确定分配的模态不是最优模态时，然后重新为Rx分配使用的模态，即返回步骤604，当遍历完所有模态组合后，输出最优模态分配下的Rx配对情况。其中，需要记录每次分配的模态所对应的***和速率(可以采用和速率公式来确定每次分配的模态所对应的***和速率，本申请实施例对此不作限定)。

这里，当未采用最优模态分配时，不执行步骤613，当所有Rx完成配对后，直接执行步骤614；

步骤614：结束当前处理流程。

从上面的描述可以看出，本申请实施例的方案，利用了OAM模态复用的特性，克服了相关技术中同方向上用户难以配对的缺点，降低了配对的复杂度。

另外，可以采用最优模态分配方式，如此，能够实现更好的用户配对效果，提升***性能。

为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供了一种通信节点配对装置，设置在第一通信节点上，如图7所示，该装置包括：

获取单元701，用于获取K个第二通信节点的信道信息；K为大于或等于2的整数；

选择单元702，用于根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从所述K个第二通信节点中选择与第一通信节点位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；

分配单元703，用于依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态；

配对单元704，利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对。

其中，在一实施例中，所述分配单元703，具体用于执行以下操作之一：

在一实施例中，所述配对单元704，具体用于：

所述利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对时，从待配对通信节点中选择一个通信节点，利用多个待配对通信节点的模态和信道信息，确定选择的通信节点与待配对通信节点中除选择的通信节点外的其他至少一个通信节点之间的OPS信道；并确定OPS信道对应的信道相关矩阵；

其中，在一实施例中，所述配对单元704，具体用于：

选择多个处理结果中最小的处理结果对应的通信节点作为所述选择的通信节点的配对通信节点。

其中，在一实施例中，所述配对单元704，具体用于：

在所述最小的处理结果小于或等于预设门限的情况下，将所述最小的处理结果对应的通信节点与作为所述选配对单元704择的通信节点的配对通信节点。

在一实施例中，所述配对单元704，具体用于：

利用得到的等效OAM信道，确定对应的OPS信道。

其中，在一实施例中，所述配对单元704，具体用于：

在一实施例中，该装置还可以包括：

通知单元，用于通知Q个待配对通信节点分配的模态。

实际应用时，获取单元701可由通信节点配对装置中的处理器结合通信接口实现；所述选择单元702、分配单元703、配对单元704可由通信节点配对装置中的处理器实现；所述通知单元可由通信节点配对装置中的通信接口实现。

需要说明的是：上述实施例提供的通信节点配对装置在通信节点配对时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的通信节点配对装置与通信节点配对方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

基于上述程序模块的硬件实现，且为了实现本申请实施例的方法，本申请实施例还提供了一种通信节点，如图8所示，通信节点800包括：

通信接口801，能够与第二通信节点进行信息交互；

处理器802，与所述通信接口801连接，以实现与第二通信节点进行信息交互，用于运行计算机程序时，执行上述一个或多个技术方案提供的方法。而所述计算机程序存储在存储器803上。

具体地，所述处理器802用于：

根据获取的K个第二通信节点的信道信息，从所述K个第二通信节点中选择与所述通信节点位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；

其中，在一实施例中，所述处理器802，具体用于执行以下操作之一：

在一实施例中，所述处理器802，具体用于：

所述利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对时，从待配对通信节点中选择一个通信节点，利用多个待配对通信节点的模态和信道信息，确定选择的通信节点与所述多个待配对通信节点中除选择的通信节点外的其他至少一个通信节点之间的OPS信道；并确定OPS信道对应的信道相关矩阵；

其中，在一实施例中，所述处理器802，具体用于：

针对所述其他至少一个待配对通信节点对应的至少一个第一元素中的每个第一元素，对相应第一元素取F范数，得到多个处理结果；

其中，在一实施例中，所述处理器802，具体用于：

在所述最小的处理结果小于或等于预设门限的情况下，将所述最小的处理结果对应的通信节点与作为所述选择的通信节点的配对通信节点。

在一实施例中，所述处理器802，具体用于：

利用得到的等效OAM信道，确定对应的OPS信道。

其中，在一实施例中，所述处理器802，具体用于：

在一实施例中，所述通信接口801，用于通知Q个待配对通信节点分配的模态。

需要说明的是：处理器802和通信接口801的具体处理过程可参照上述方法理解。

当然，实际应用时，通信节点800中的各个组件通过总线***804耦合在一起。可理解，总线***804用于实现这些组件之间的连接通信。总线***804除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图8中将各种总线都标为总线***804。

本申请实施例中的存储器803用于存储各种类型的数据以支持通信节点800的操作。这些数据的示例包括：用于在通信节点800上操作的任何计算机程序。

上述本申请实施例揭示的方法可以应用于所述处理器802中，或者由所述处理器802实现。所述处理器802可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过所述处理器802中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的所述处理器802可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP，Digital SignalProcessor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。所述处理器802可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本申请实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器803，所述处理器802读取存储器803中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。

在示例性实施例中，通信节点800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、DSP、可编程逻辑器件(PLD，ProgrammableLogic Device)、复杂可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、现场可编程门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)、通用处理器、控制器、微控制器(MCU，Micro Controller Unit)、微处理器(Microprocessor)、或者其他电子元件实现，用于执行前述方法。

可以理解，本申请实施例的存储器803可以是易失性存储器或者非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(FlashMemory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，Synchronous Dynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random AccessMemory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random AccessMemory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本申请实施例描述的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在示例性实施例中，本申请实施例还提供了一种存储介质，即计算机存储介质，具体为计算机可读存储介质，例如包括存储计算机程序的存储器803，上述计算机程序可由通信节点800的处理器802执行，以完成前述方法所述步骤。所述计算机可读存储介质可以是FRAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory、磁表面存储器、光盘、或CD-ROM等存储器。

需要说明的是：“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

另外，本申请实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

以上所述，仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。

Claims

1.一种通信节点配对方法，其特征在于，应用于第一通信节点，包括：

获取K个第二通信节点的信道信息；K为大于或等于2的整数；

根据获取的N个第二通信节点的信道信息，从K个第二通信节点中选择与自身位置满足预设条件的第二通信节点，得到Q个待配对通信节点；Q为小于K的整数；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用Q个待配对通信节点的模态和信道信息，在Q个待配对通信节点之间进行配对时，所述方法包括：

从待配对通信节点中选择一个通信节点，利用待配对通信节点的模态和信道信息，确定选择的通信节点与待配对通信节点中除选择的通信节点外的其他至少一个通信节点之间的正交配对算法OPS信道；并确定OPS信道对应的信道相关矩阵；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用确定的信道相关矩阵中的第一元素，从所述其他至少一个待配对通信节点中为所述选择的通信节点配对，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述最小的处理结果小于或等于预设门限的情况下，将所述最小的处理结果对应的通信节点与作为所述选择的通信节点的配对通信节点。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定选择的通信节点与待配对通信节点中除选择的通信节点外的其他至少一个待配对通信节点之间的OPS信道时，所述方法包括：

针对所述其他至少一个待配对通信节点中的一个通信节点，对所述选择的通信节点和相应通信节点的初始信道分别进行离散傅里叶变换DFT预编码，得到所述选择的通信节点和相应通信节点的等效轨道角动量OAM信道；

利用得到的等效OAM信道，确定对应的OPS信道。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述选择的通信节点和相应通信节点的初始信道分别进行DFT预编码，得到所述选择的通信节点和相应通信节点的等效OAM信道，包括：

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述依据分配策略，为Q个待配对通信节点中的每个通信节点分配模态，包括以下之一：

8.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通知Q个待配对通信节点分配的模态。

9.一种通信节点配对装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于获取K个第二通信节点的信道信息；N为大于或等于2的整数；

10.一种通信节点，其特征在于，包括：处理器及通信接口；其中，所述处理器用于：

通过所述通信接口获取K个第二通信节点的信道信息；N为大于或等于2的整数；

11.一种通信节点，其特征在于，包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，

其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行权利要求1至8任一项所述方法的步骤。

12.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8任一项所述方法的步骤。