[发明专利]一种面向无人机毫米波通信的快速波束训练与追踪方法

权利要求书

1.一种面向无人机毫米波通信的快速波束训练与追踪方法，其特征在于：包括如下步骤：

预设符合混合波束成形架构的分层码本，根据传统的多层级波束训练方式进行波束的匹配搜索，找到最优波束并发射通信信号；

预设符合混合波束成形架构的分层码本的步骤包括如下步骤：

步骤1.1：在混合波束预编码系统架构的基础上将码本分为S个不同的层级，保证每一层级的波束成形码本所产生的波束宽度与形状均相同，其中，S为正整数；具体码本的设计方法如下：

S.t.[F_{RF，(s，k，m)}]_：，i∈{A_Q}，i＝1，2，...，N_RF

其中，s表示层级数，并且s＝1，2，..，S，S表示分层搜索的总层级数；k表示该层子波束的所属上层波束所在的序号，k＝1，2，...，K^s-1，K表示能够每一波束拥有的下一层子波束个数，所以(s，k，m)表示为第s层第k个子集的第m个波束，m＝1，2，...，K；

表示对应波束的混合预编码系统中的模拟波束控制矩阵，它的列向量取自非完备字典集A_Q，A_Q由RF链相位控制比特数q决定，A_Q中所有元素均取自相位集合Z_q＝{0，2π/2^q，…，2π(2^q-1)/2^q}；

N_BS表示天线数目，N_RF表示系统中RF链的数目，而F_{BB，(s，k，m)}表示对应波束的基带波束成形向量；i表示第i列，即F_{RF，(s，k，m)}共有N_RF列；

F_(s，k，m)表示理想波束成形矢量；

步骤1.2：找到满足步骤1.1中各个层级最优的码本方案。

2.根据权利要求1所述的一种面向无人机毫米波通信的快速波束训练与追踪方法，其特征在于，还包括如下步骤：

如果无人机由于任务机动脱离波束覆盖区域，则采用改进的引入退避机制的波束训练方案从而找到该时段的最优匹配波束。

3.根据权利要求1所述的一种面向无人机毫米波通信的快速波束训练与追踪方法，其特征在于，在步骤1.1中，

F_(s，k，m)的值由以下公式获得：

F_(s，k，m)＝C_s(AA^H)^-1AG_(s，k，m)

其中，C_s表示归一化常数，以保证||F_(s，k，m)||_F＝1成立，假设信号发射角θ的空间被均分成N份，表示由空间内所有角度的阵列响应a_BS(θ)，θ∈{0，2π/N，...，2π(N-1)/N}构成的过完备矩阵，而在均匀直线阵的情况下阵列响应向量表示为：

其中，λ表示信号波长，d表示阵元的间距；G_(s，k，m)表示N×1的矩阵，在这个矩阵中，在位置u，u∈I_(s，k，m)处的值为1，其他位置的值为0，其中