【技术实现步骤摘要】
一种基于优化理论的基站用无人机多波束成型方法
本专利技术涉及信号处理
，具体涉及一种基于优化理论的基站用无人机多波束成型方法。
技术介绍
近几十年，随着信息技术的飞速发展，人们的日常生活发生了革命性的变化。其中，无线通信技术在现代社会的发展中起到了至关重要的作用，是引领技术变革的先锋。如今，通过部署在周围的地面基站，终端信息被接入蜂窝网络，从而连接世界各地的信宿终端，因此极大的拉近了人与人之间的距离。如今，随着人们对高速、全覆盖通信需求的增长，以及物联网、虚拟现实等新技术的出现，即将到来的第五代无线网络有望从根本上提升目前已部署的通信网络性能。然而，在偏远的地区和一些特殊情况下，由于基站部署费用高、连续维护周期长和地理环境恶劣等问题，地面基站提供的服务无法覆盖需要的地区。除此之外,尤其是在重大自然灾害地区,由于基站受损,导致移动通信信号链路被破坏，此时基于卫星平台的无线通信无线网络成为唯一的选择,但不幸的是卫星通信总是存在时间延迟长、通信速率低实时性能较差等固有问题。目前，无人机在军、民两用上得到了广泛的应用，其中无人机在产品配送、警务巡逻、农业监控等工业领...
【技术保护点】
1.一种基于优化理论的基站用无人机多波束成型方法，其特征在于，包括如下步骤：根据探测波束预期图样与发射信号协方差矩阵之差构建第一目标函数；对所述第一目标函数进行优化后获得优化后的发射波形协方差矩阵；根据广义波束成型矩阵与所述优化后的发射波形协方差矩阵之差构建第二目标函数；将终端用户的信干噪比SINR约束项以均方和形式作为正则化项按照设定的权重添加至所述第二目标函数，得到第三目标函数；初始化各终端用户的波束成型向量以及迭代步数，执行如下迭代过程：将当前波束成型向量代入第三目标函数，并采用当前波束成型矩阵以及当前第三目标函数在非欧曲面空间上的梯度切向量，采用经典的非精确Armi...
【技术特征摘要】
1.一种基于优化理论的基站用无人机多波束成型方法，其特征在于，包括如下步骤：根据探测波束预期图样与发射信号协方差矩阵之差构建第一目标函数；对所述第一目标函数进行优化后获得优化后的发射波形协方差矩阵；根据广义波束成型矩阵与所述优化后的发射波形协方差矩阵之差构建第二目标函数；将终端用户的信干噪比SINR约束项以均方和形式作为正则化项按照设定的权重添加至所述第二目标函数，得到第三目标函数；初始化各终端用户的波束成型向量以及迭代步数，执行如下迭代过程：将当前波束成型向量代入第三目标函数，并采用当前波束成型矩阵以及当前第三目标函数在非欧曲面空间上的梯度切向量，采用经典的非精确Armijo迭代步长选择规则，确定共轭梯度方法中的迭代步长，按照共轭梯度的方法确定下一次迭代的波束成型向量；重复上述迭代过程，直至波束成型向量收敛至预设的收敛精度或者迭代次数超过预设的上限值，得到最终的优化波束成型向量。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据探测波束预期图样与发射信号协方差矩阵之差构建第一目标函数，具体为：设定探测波束预期图样Pd(θ)，θ为探测波束角度，无人机发射恒定功率为P0，无人机上的发射天线数目上限为Nt，天线均匀分布间距为d，以及无人机上发射天线与各终端用户之间的信道矩阵其中hj表示无人机上各发射天线到第j个终端用户的信道增益向量，其中hji表示第i个发射天线到第j个终端用户到之间的复信道增益，K为终端用户数量；所述无人机上的收发阵列是均匀线性阵列，发射天线实际数目为NT；所述终端用户采用是单天线架构，每个所述终端用户上的接收天线数量为NR＝1；第i个发射天线辐射发射信号xi，xi长度为N；则发射信号矩阵为i取1～NT中所有正整数；xi＝[xi1,xi2,......xiN]；xi1～xiN分别为第i个发射天线的第1～N个采样时间上的信号形式；则：探测波束预期图样Pd(θ)以及发射信号协方差矩阵之间的关系为Pd(θ)＝aH(θ)RXa(θ)；其中a(θ)为无人机发射天线的导向矢量；构建第一目标函数Φ0为：其中为一个对探测角度范围进行等间隔划分的网格；M为划分网格的数量。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述第一目标函数进行优化后获得优化后的发射波形协方差矩阵，具体为：采用优化理论中经典的内点法对目标函数Φ0进行优化，其约束条件为等功率约束...
【专利技术属性】
技术研发人员：皮维超，林俊仁，唐国顺，周建明，刘方，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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