专利推介｜一种面向用户的基站侧超大规模MIMO可视区域地图构建方法

    近日，我院研发的“一种面向用户的基站侧超大规模MIMO可视区域地图构建方法”获国家发明专利授权（ZL 202511327436.6）。该专利面向6G超大规模多输入多输出（XL-MIMO）系统中的近场可视区域（VR）信道特征，提出“稀疏采样—空间插值—VR判决—地图构建”的技术链路，在降低导频开销的同时实现基站侧VR域二值信道地图的构建与动态更新，为XL-MIMO在有限导频资源下的低复杂度传输设计提供了一种可行路径。

背景：VR特征的重要性与获取挑战

    XL-MIMO是6G提升空间复用能力的物理层关键技术，但天线规模扩大后，电磁波空间非平稳传播带来近场VR特征——天线阵列中只有部分单元对某特定用户“可视”。这部分“可视天线”若能精准识别，可用于多用户正交传输、信道矩阵降维、简化传输设计。但传统做法需要对全阵列天线做导频测量加反馈来获取VR，在百/千级天线规模下导频开销巨大，系统难以承受。

方案：五步构建VR域二值信道地图

    天线阵列中位置相邻单元接收同一用户导频的强度存在空间连续性，因此不必全测，用“少量实测加插值补全加门限判决”即可构建完整的VR域信道地图。具体分五步：

1. 阵列映射为图：将XL-MIMO天线阵列按行列一一对应映射为平面地图，每个天线单元对应一个像素点。
2. 用户发导频加稀疏采样：用户周期性发送上行探测导频，基站只在阵列中挑选少量单元实测接收强度，构成采样数据集。
3. SR-IDW空间插值：将经典反距离加权法改进为基于搜索半径的反距离加权法——以待插值单元为圆心设搜索半径，仅用半径内的近距离采样点加权；同时将阵列按接收强度划分子区域，在各子区域内分别插值，预测精度进一步提升。采样采用“探测+细化”的非均匀策略：先用均匀采样获取VR轮廓，再用非均匀采样细化边界。
4. VR二值判决：将每个单元实测或预测的接收强度与预设门限比较，达到门限的标记为1（表示可与用户建立通信链路，即属于VR），否则标记为0。
5. 成图加动态更新：将所有单元的VR标识填入对应像素位置，形成二值矩阵地图。该地图支持周期性重新采样，结合新旧采样数据进行联合插值，从而适应信道环境的缓慢变化。

效果与优势

    仿真验证显示：在相同采样间隔下，“探测加细化”的非均匀采样方案相比均匀采样，预测误差更低；改进的搜索半径反距离加权法相比传统方法，预测精度全面提升，且采样间隔越小时优势越明显。最终生成的VR域二值地图中，标记为1的单元表示可与用户建立链路，标记为0的则表示不能，基站可据此快速检索目标用户对应的有效天线单元，用于后续波束设计。

本专利将XL-MIMO中抽象的近场VR特征以二值地图的形式呈现并支持动态更新，在导频开销、VR预测精度、用户覆盖、地图可维护性四个方面均有改善，适合作为6G XL-MIMO低复杂度传输的前置环节使用。