[发明专利]一种低复杂度分布式波束成形方法

说明书

本发明属于通讯系统技术领域，公开了一种低复杂度分布式波束成形方法，包括以下步骤：选取通信系统中多个单天线分布式节点组成发射端，接收端节点为单天线目标节点；通过调节各发射节点相角，最大化目标节点处的信号功率，实现分布式波束成形。该方法相较传统波束成形方法，在保证波束成形效率的前提下，方法过程更加清晰简洁；较商用的波束成形方法实现方式更为简单整体鲁棒性更强，有利于工程实现和推广，克服了现有技术中多节点波束成形方法计算量大，工程化难度较大的问题。

技术领域

本发明属于通信系统技术领域，具体涉及一种低复杂度分布式波束成形方法。

背景技术

分布式波束成形主要应用于自组网通信系统中，自组网通信系统由多个独立的可以自由移动的节点组成，组网内的各节点可以不借助基站等其他的外界设备进行通信。其被广泛的应用在军事通信，应急救援，野外通信等各个方面。美国从上世纪70年代起将自组网应用在军事通信，拉开了自组网在军用领域的序幕，依靠自组网出色的性能，至今仍作为战场上的主要通信设备。伴随着通信技术的不断发展，军事通信对自组网性能要求越来越高，主要包括隐蔽性，可靠性以及高速性。因此，提出一种简单易实现的分布式协作波束成形方法是必要的。

专利号为CN201110281702.8的专利提出了回程链路容量受限且每个基站功率受限条件下的最优波束成形设计方法，以及专利号为CN202080065130.7的专利提出了不同节点可以协作将消息中继转发到无法通过简单的通信协议到达的远程无线电节点的想法。这些专利提供的协作方法都过于复杂，不利于在工程中实现。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种低复杂度分布式波束成形方法，该方法简单，可靠，易实现，不仅可以有效的提升协作效率，更重要的是便于工程的实现。

为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现：

一种低复杂度分布式波束成形方法，包括以下步骤：

选取通信系统中单天线的多个单天线分布式节点组成发射端，接收端节点为单个目标节点；

通过多种初始相角发射信号调节发射端的各发射节点相角，最大化目标节点处的信号功率，实现分布式波束成形。

进一步的，多个分布式节点载波频率完全同步。

进一步的，分布式节点的数量大于等于2。

进一步的，通过调节各发射节点相角，最大化目标节点处的接收信号功率，实现分布式波束成形，包括以下步骤：

对第k发射节点相角进行优化，固定其余N-1个发射节点的相角，得到目标节点处的接收信号功率最大时第k发射节点最优相角；k为1到N，N是发射节点的个数；

对除节点k外的发射节点的相角值进行调整，得到目标节点处的接收信号功率最大时其余N-1个发射节点的最优相角值，实现多个发射节点的分布式波束成形。

进一步的，对第k发射节点相角进行优化时，第k发射节点以初始相角0、π/2和π发射信号。

进一步的，目标节点处的接收信号功率|r(φ)|²通过下式计算：

式中：α_n是第n发射节点的信号功率值，α_l是第l发射节点的信号功率值，φ_n是第n发射节点的发射相角，φ_l是第l发射节点的发射相角，l≠n，N是发射节点的个数，j表示虚数单位。

进一步的，目标节点处的接收信号r(φ)通过下式计算：