总能效与最小能效权衡的多波束卫星通信鲁棒预编码方法技术

本发明专利技术公开了一种总能效与最小能效权衡的多波束卫星通信鲁棒预编码方法，通过引入随机变量表示由信道状态信息反馈延时等造成的信道相位不确定性，并采用总能效与最小能效加权积的形式来实现多目标问题的优化权衡。本发明专利技术将多目标能效权衡的鲁棒预编码设计问题建模为总功率约束下总能效与最小能效加权积最大化问题。通过半正定松弛和序贯优化方法将初始总能效与最小能效权衡问题转化为一系列迭代求解的凸优化子问题，最后基于解的秩采用特征值分解得到最优预编码矢量或者高斯随机化方法得到次优预编码矢量。本发明专利技术能够实现公平性和系统总体能效性能的权衡，同时相比传统预编码方法能够显著提高多波束卫星通信系统的性能和能效。性能和能效。性能和能效。

【技术实现步骤摘要】
总能效与最小能效权衡的多波束卫星通信鲁棒预编码方法


[0001]本专利技术涉及卫星通信系统预编码方法，尤其涉及了一种总能效与最小能效权衡的多波束卫星通信鲁棒预编码方法。

技术介绍

[0002]随着5G开始在全国范围内商业化，世界各地的研究机构已经开始转向超5G以及6G领域的研究。为了满足未来应用的需要，6G无线网络需要提供无处不在的全球网络覆盖，更高的数据传输速率，更低的传输时延以及更高的能量效率。卫星通信在满足这些要求上发挥了重要的作用。多波束体系结构的卫星通信系统能够为用户提供覆盖范围广的服务，采用积极的频率复用实现高吞吐量需求，但这造成了严重的波束间干扰。而在发射端进行多波束联合预编码可以达到减小波束间干扰的目的，因此我们将重点研究卫星侧的波束成形方案。
[0003]当前卫星通信系统能耗的爆炸性增长，节能通信技术备受关注。其中能量效率是一个受到广泛关注的关键性能指标。现如今对能效的主要研究趋势是实现总能源效率最大化或实现最小组的能效最大化，这分别只考虑了系统总体性能和公平性，但是由于用户间复杂的干扰，在保证功率约束的前提下，如何实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种总能效与最小能效权衡的多波束卫星通信鲁棒预编码方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，对于用户组中的第i个用户，对其估计信道矢量并反馈给信关站，经过长延时，信关站收到反馈信息并进行预编码时实际信道为：其中，h
i
为实际信道矢量，为估计信道矢量，
⊙
为哈达玛乘积，q
i
为随机变量，通过随机变量表示信道相位不确定性，机变量表示信道相位不确定性，表示实值高斯分布，为相位误差的方差，I为单位矩阵，diag表示对角矩阵；步骤2，对用户速率关于随机变量求数学期望，并取用户组内最小值得到用户组的组播速率根据每组的组播速率得到系统的总速率将用户组的组播速率除以该组总功耗得到用户组的能量效率将系统总速率R
tot
除以系统总功耗P
tot
得到系统总能量效率式中，K为用户组数，B为带宽，SINR
i,k
为第k个用户组中第i个用户的信干噪比，P
k
表示用户组的总功耗；P
tot
表示系统总功耗；步骤3，构建总能效与最小能效的加权积最大化的鲁棒预编码优化设计问题，所述鲁棒预编码优化设计问题的优化目标为总能效与最小能效的加权积，约束条件为总辐射功率小于设定门限值P；w
k
为用户组的预编码矢量；引入辅助变量，对鲁棒预编码优化设计问题进行等效变换得到等效问题：设计问题进行等效变换得到等效问题：设计问题进行等效变换得到等效问题：设计问题进行等效变换得到等效问题：设计问题进行等效变换得到等效问题：
其中，用户组的预编码矢量，u、v和表示辅助变量，f表示转换后的总能效与最小能效的加权积，F
WP
表示原始的总能效与最小能效的加权积，β表示加权因子，表示每一用户组的发射功率，P表示总发射功率门限值；步骤4，引入近似平均速率和半正定松弛，将等效问题转化为凸规划差分问题：步骤4，引入近似平均速率和半正定松弛，将等效问题转化为凸规划差分问题：步骤4，引入近似平均速率和半正定松弛，将等效问题转化为凸规划差分问题：步骤4，引入近似平均速率和半正定松弛，将等效问题转化为凸规划差分问题：步骤4，引入近似平均速率和半正定松弛，将等效问题转化为凸规划差分问题：步骤4，引入近似平均速率和半正定松弛，将等效问题转化为凸规划差分问题：其中，Tr(
·
)表示矩阵的迹，表示瞬时信道相关阵，表示统计信道相关阵，N0为噪声方差，为噪声方差，y
k
(W)＝log2(ξ
k
Tr(W
k
)+P
0,k
)，)，和为半正定矩阵；所述步骤4中近似平均速率为步骤5，利用序贯优化方法将凸规划差分问题转化为标准凸优化问题，求解得到半正定松弛下的最优解；标准凸优化问题为：标准凸优化问题为：标准凸优化问题为：标准凸优化问题为：标...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤力，燕迎春，高琳娜，汤金科，刘彦浩，孙港乐，王闻今，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：