[发明专利]一种卫星大规模MIMO通信定位一体化的发送方法

权利要求书

1.一种卫星大规模MIMO通信定位一体化的发送方法，其特征在于，该方法为在卫星端配备大规模MIMO天线阵列，同时服务于多个用户；通信和定位使用相同的频谱资源和同一硬件平台，通过发射导频和数据信号实施通信定位一体化；通过初始接入或跟踪的方式，在卫星端获得该卫星和用户的粗略位置信息，并基于此将经过预编码的导频和数据信号发送到各个用户；用户端从接收到的导频信号中估计出信道参数，并得到更精确的位置信息，将其反馈给卫星端；通信定位一体化预编码为基于谱效最大化和平方位置误差下界最小化原则和多目标优化的混合预编码方案；大规模MIMO天线阵列的每个天线单元独立发送信号，并采用全数字或模拟或混合的传输方式，在卫星和各用户终端的动态移动过程中，随着卫星与各用户终端的位置信息的变化，更新通信定位一体化预编码。

2.根据权利要求1所述的卫星大规模MIMO通信定位一体化的发送方法，其特征在于，所述通过发射导频和数据信号实施通信定位一体化，引入权重系数ρ∈[0,1]，来权衡通信和定位的性能。

3.根据权利要求2所述的卫星大规模MIMO通信定位一体化的发送方法，其特征在于，所述通信定位一体化预编码，其设计方法为：

为设计卫星通信定位一体化系统包括数字和模拟预编码器的混合预编码器，建立如下优化问题，以最大化下行谱效R_sum的同时最小化和平方误差下界令数字预编码器的集合W_BB,n表示第n个子载波上的数字预编码器，N_sc表示子载波数，并定义目标函数为一矢量上标T表示转置，W_RF表示模拟预编码器，于是，相应的多目标优化问题表示为：

式中，||·||_F表示矩阵Frobenius范数。问题是基于通信和定位指标的矢量的最大化问题，将该矢量最大化问题定义为同时最大化通信和定位指标，公式(1)中，P表示传输功率预算，模拟预编码器所需满足的约束集合其中，和分别表示全连接和部分连接结构下模拟预编码器应当满足的约束条件，对于部分连接结构，天线单元被分为N_rf组，每组拥有N_g＝N_t/N_rf个天线单元，N_t表示天线总数，于是，相应的模拟预编码器可以用块对角矩阵的形式表示，也即，w_RF,i表示模拟预编码器W_RF第i列的非零部分，blkdiag{·}表示块对角矩阵。