【技术实现步骤摘要】
认知星地融合无线网络中优化地面基站发射功率的方法及系统
[0001]本专利技术属于认知星地融合无线网络中波束形成
,特别是涉及一种认知星地融合无线网络中优化地面基站发射功率的方法及系统。
技术介绍
[0002]卫星通信具有得天独厚的优势,以其通信距离远、覆盖范围广、组网灵活、不易受陆地灾害影响等特点在广播、导航、救援和应急通信彰显着自己独特的价值。卫星通信通过星上设备和地面设备实现陆、海、空域用户之间的通信,卫星网络的诸多优势使卫星通信适用于多种业务,能够实现大范围的覆盖,可以满足游轮远洋航行和民航飞机空中飞行的通信要求,在抢险救援中部分通信方式失灵时,卫星通信可以发挥重要作用。为了实现和用户之间全方位、随时随地高效通信,多网异构融合机制具有很大的发挥空间,是发展下一代移动通信网络的必然趋势。卫星许可的频谱资源并未被充分利用,同时地面频谱资源也越来越紧张,所以目前关于认知星地融合无线网络频谱共享问题的研究显得尤为重要。充分利用卫星和地面网络的优势构建新的混合网络,实现卫星网络和地面网络的有机融合是未来卫星通信发展的必然趋势。认知星地融合无线网络可以实现复杂网络信息一体化处理,充分发挥卫星网络和地面网络的优势。卫星
‑
地面无线网络中最关键的的问题是认知星地融合无线网络体系架构设计问题,如何分工明确地使卫星和地面蜂窝网络分别扮演不同的角色和发挥各自的优势,是合理构建认知星地融合无线网络网络的重要一环,进而才能让卫星和地面无线网络发挥更大的作用。
[0003]另外,由于卫星信号在其传播过程中 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种认知星地融合无线网络中优化地面基站发射功率的方法,其特征在于,认知星地融合无线网络包括一个卫星移动通信网络和一个地面移动通信网络;所述卫星移动通信网络为主网络,包括单天线卫星、卫星主用户和窃听者;所述地面移动通信网络为次级网络,包括多天线基站和次级用户;设定认知星地融合无线网络卫星主用户的安全速率门限不小于γ1,次级用户的通信速率门限不小于γ2,利用上述条件建立优化问题的数学模型,通过设计门限值变量β0和设计波束形成权向量w的方法对地面基站的总发射功率进行优化,使其在满足认知星地融合无线网络信息传输安全性与可靠性的同时,达到地面基站的发射功率最小化的目的。2.根据权利要求1所述的一种认知星地融合无线网络中优化地面基站发射功率的方法,其特征在于,具体包括以下步骤:步骤一、设定认知星地融合无线网络中单天线卫星发射功率为P1,卫星主用户的安全速率门限值为γ1,为了保证卫星主网络安全通信要求,需满足条件卫星主用户的实际安全速率不小于门限γ1;步骤二、设定认知星地融合无线网络中次级用户的通信速率门限值不小于γ2,保证次级用户的通信速率不小于门限值时的服务质量;步骤三、设定卫星和地面基发送信号分别为s1和s2,则卫星主用户、窃听者和次级用户接收到的信号分别表示为接收到的信号分别表示为接收到的信号分别表示为其中,P1为卫星最大发送信号功率,w为地面基站发送信号的波束形成权矢量,其中,h1代表卫星与卫星主用户之间的信道矢量,h2代表卫星与地面窃听者之间的信道矢量,h3代表卫星与次级用户之间的信道矢量;g1代表地面基站与次级户之间的信道矢量,g2代表地面基站与窃听者之间的信道矢量,g3表示地面基站与卫星主用户之间的信道矢量,n1,n2,n3分别代表卫星主用户、窃听者和地面次级用户处的加性高斯白噪声,H为共轭转置符号;步骤四、根据地面基站发射功率最小化需求建立优化问题,确立优化问题目标函数为地面基站的发射功率最小化,约束条件为卫星主用户的安全速率门限不小于γ1,以及次级用户的通信速率不小于γ2,优化变量为地面基站发射信号波束形成权向量w,具体为s.t.C
p
≥γ1,C
s
≥γ2,其中,C
p
为主用户安全速率,C
s
为次级用户通信速率;将主用户的安全速率C
p
表达式带入上式,则优化问题可以重新表示成
|w
H
g3|2‑
(2
γ2
‑
1)(P1|h3|2+δ
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)≥0,其中,表示卫星主用户的噪声功率,表示窃听者的噪声功率,表示次级用户的噪声功率;步骤五、由于约束条件非凸,通过引入门限值变量β的方法将原来非凸的约束条件转化为满足凸优化形式的约束条件;步骤六、当β的取值为固定常数时,优化问题是一个能够运用标准凸优化工具包来求解的满足凸形式的优化问题,利用黄金分割法搜索出最优β值,从而得到最优波束形成权矢量,当搜索区间长度大于搜索容限时,返回步骤五。3.根据权利要求2所述的一种认知星地融合无线网络中优化地面基站发射功率的方法,其特征在于,步骤五...
【专利技术属性】
技术研发人员:鲁伟鑫,李佳保,王三喜,胡水,纵强,陈巍,张翚,王帅,宋广收,周伟,孟博文,刘保亚,
申请(专利权)人:中国人民解放军陆军指挥学院,
类型:发明
国别省市:
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