[发明专利]基于部分连接天线阵的无人机毫米波波束成形设计方法

说明书

本发明公开了一种基于部分连接天线阵的无人机毫米波波束成形设计方法，包括：获取若干无人机用户各自对应的信道矩阵估计值，根据信道矩阵估计值确定各个无人机用户对应的无人机合并向量；根据无人机合并向量和信道矩阵估计值，构建波束成形增益关系式和无人机用户总干扰关系式；根据波束成形增益关系式和无人机用户总干扰关系式构建半正定规划问题，基于半正定规划问题确定模拟波束成形向量；根据模拟波束成形向量，确定波束成形设计结果。本发明的设计方法在最大化波束成形增益的同时降低用户间干扰，实现更高的用户速率，基于信道矩阵估计值表征波束成形增益和无人机用户总干扰，解决了无法直接采用角度域信息设计波束成形的问题。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及基于部分连接天线阵的无人机毫米波波束成形设计方法。

背景技术

毫米波波段频谱资源丰富，可用来支持超高速无人机通信，为利用毫米波多天线传输分集，可在毫米波基站采用波束成形设计。由于射频链路(Radio-frequency chain,RFchain)前端硬件限制，全数字波束成形无法集成在无人机毫米波的小型天线阵列上，基于部分连接天线阵结构的混合波束成形是一种可行的替代方案，除了实现传输分集，部分连接天线结构相比于全连接结构成本更低，能量效率和频谱效率更高。

波束成形的设计既影响基站到指定无人机用户的波束成形增益，也会影响该波束作用于其他用户所带来的用户间干扰，然而，传统的波束成形设计方案无法同时满足最大化波束成形增益和最小用户间干扰的设计需求，且由于无人机具有高速移动性，无法直接采用角度域信息设计波束成形。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种基于部分连接天线阵的无人机毫米波波束成形设计方法，旨在解决传统的波束成形设计方案无法同时满足最大化波束成形增益和最小用户间干扰的设计需求，且无法直接采用角度域信息设计波束成形的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种基于部分连接天线阵的无人机毫米波波束成形设计方法，其中，包括：

获取若干无人机用户各自对应的信道矩阵估计值，根据所述信道矩阵估计值确定各个无人机用户对应的无人机合并向量；

根据所述无人机合并向量和所述信道矩阵估计值，构建所述各个无人机用户对应的波束成形增益关系式和无人机用户总干扰关系式；

根据所述波束成形增益关系式和所述无人机用户总干扰关系式构建所述各个无人机用户对应的半正定规划问题，基于所述半正定规划问题确定所述各个无人机用户对应的模拟波束成形向量；

根据所述模拟波束成形向量，确定波束成形设计结果。

所述的基于部分连接天线阵的无人机毫米波波束成形设计方法，其中，所述根据所述信道矩阵估计值确定各个无人机用户对应的无人机合并向量的步骤包括：

对所述信道矩阵估计值进行奇异值分解，确定各个无人机用户对应的奇异向量；

根据所述奇异向量，确定各个无人机用户对应的无人机合并向量。

所述的基于部分连接天线阵的无人机毫米波波束成形设计方法，其中，所述根据所述无人机合并向量和所述信道矩阵估计值，构建所述各个无人机用户对应的波束成形增益关系式和无人机用户总干扰关系式的步骤包括：

根据所述无人机合并向量和所述信道矩阵估计值，确定所述各个无人机用户对应的等效信道向量；

根据所述等效信道向量，构建所述各个无人机用户对应的波束成形增益关系式和无人机用户总干扰关系式。