一种广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及信号处理技术领域，公开了一种广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法及系统，包括以下步骤：S1.基于正交空时分组编码系统，设定需要发送的广播信道的复数的s向量和对应的正交的S矩阵；S2.根据S矩阵，建立天线功率最小化问题；S3.在天线功率最小化问题的基础上，加入方向和功率约束、用户服务质量约束，更新波束形成的天线功率最小化问题；S4.求解更新后的天线功率最小化问题，得到最优解。本发明专利技术解决了现有波束形成技术缺乏考虑不完美的信道状态信息的问题，具有鲁棒性高，贴近实际应用的特点。实际应用的特点。实际应用的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及信号处理
，更具体的，涉及一种广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法及系统。

技术介绍

[0002]阵列信号处理目前被广泛应用于雷达、声呐、无线通信、空间遥测等领域。波束形成又称空域滤波，是阵列信号处理的代表性技术之一。波束形成通过对不同阵元施加不同的权值使得阵列天线输出的信号在目标方向形成主瓣波束，在干扰方向形成尽可能低的零陷来抑制干扰信号的影响，同时尽量降低旁瓣电平来减小杂波的影响。由于自适应波束形成技术可以根据目标和干扰的方向自动的调节波束指向及零陷，具有很重要的研究价值和实际意义。
[0003]一般来说，传统的无线信道下的自适应波束形成问题只考虑完美的信道状态信息，但是实际应用中发射端并不能总是获取完美的信道状态信息；而且实际情况下，对于某些设备或者某些用户来说，该方向上的功率不能过大。
[0004]现有技术有一种基于稀疏约束的雷达天线阵列稳健波束形成方法，包括：获取雷达天线阵列的L个接收信号，根据L个接收信号计算得到接收信号的协方差矩阵估本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.基于正交空时分组编码系统，设定需要发送的广播信道的复数的s向量和对应的正交的S矩阵；S2.根据S矩阵，建立天线功率最小化问题；S3.在天线功率最小化问题的基础上，加入方向和功率约束、用户服务质量约束，更新波束形成的天线功率最小化问题；S4.求解更新后的天线功率最小化问题，得到最优解。2.根据权利要求1所述的广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法，其特征在于：所述的步骤S1中，设定需要发送的广播信道信号为复数的s向量，并设定其对应的正交的S矩阵，具体为：设定需要发送的广播信道信号为复数的s向量，并设定正交的S矩阵S
H
S＝I，S∈C
T
×
R
；其中，C
T
×
R
指复数域空间中T
×
R维矩阵,T表示的是时隙数量，R表示的是空间流数量，S
H
是矩阵S的共轭转置矩阵，I是单位矩阵；设定S为方阵形式，即T＝R,对于长度为1的s向量s＝[s1]，对应的正交的S方阵为：S＝[s1]对于长度为2的s向量s＝[s
1 s2]，对应的正交的S方阵为：其中，和是s1和s2的共轭复数对于长度为3的s向量s＝[s
1 s
2 s3]，对应的正交的S方阵为并得到相应的平均功率其中，tr()为矩阵函数；W为模型中的在广播传输，下行链路的波束形成器权重，W∈C
N
×
R
，C
N
×
R
指复数域空间中N
×
R维矩阵，N是发射段天线数量,R表示的是空间流数量；设第j个用户的用户信噪比为3.根据权利要求2所述的广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法，其特征在于：所述的步骤S2中，根据S矩阵，建立天线功率最小化问题，具体为：最小化tr(WW
H
)：s.t.SNR
j
≥γ,j＝1,2,
…
J其中，γ是用户信噪比约束的阈值，每个用户的信噪比都要大于或等于阈值，系统才能正常工作，j表示第j个用户，SNR
j
是第j个用户的信噪比，h
j
是第j个用户的发送信道，遵循复
值的均值为0，方差为1的高斯分布，h
j
∈C
N
，C
N
指复数域空间中N维向量；是第j个信道的高斯白噪声的方差值，高斯白噪声遵循复值的均值为0，方差为的高斯分布，||
·
||代表向量的2范数。4.根据权利要求3所述的广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法，其特征在于：所述的步骤S3中，方向和功率约束，具体为：其中g
k
是第k个方向上的发送信道，遵循复值的均值为0，方差为1的高斯分布，g
k
∈C
N
，C
N
指复数域空间中N维向量；β
k
是k方向上的发射功率的最大值，k表示第k个方向。5.根据权利要求4所述的广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法，其特征在于：所述的步骤S3中，用户服务质量约束，具体为：考虑实际信道g
k
包含估计信道与误差量之和，为误差量增加椭球约束，规定：之和，为误差量增加椭球约束，规定：其中，是第j个用户的信道误差量的上界，是第k个方向的信道误差量的上界。6.根据权利要求5所述的广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法，其特征在于：所述的步骤S3中，更新天线功率最小化问题，具体为：述的步骤S3中，更新天线功率最小化问题，具体为：述的步骤S3中，更新天线功率最小化问题，具体为：7.根据权利要求6所述的广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法，其特征在于：在实际条件下，考虑噪声的更新后的天线功率最小化问题的约束表现为：实际条件下，考虑噪声的更新后的天线功率最小化问题的约束表现为：8.根据权利要求7所述的广播信道的最小功率鲁棒波束形成优化方法，其特征在于：所述的步骤S4中，求解更新后的天线功率最小化问题，得到最优解，具体步骤为：S4101.通过闭式解得到更新后的天线功率最小化问题的约束的等价形式：S4101.通过闭式解得到更新后的天线功率最小...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊毅，黄永伟，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：