CN116455439A - 基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法 - Google Patents
基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116455439A CN116455439A CN202310708148.XA CN202310708148A CN116455439A CN 116455439 A CN116455439 A CN 116455439A CN 202310708148 A CN202310708148 A CN 202310708148A CN 116455439 A CN116455439 A CN 116455439A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- aerial vehicle
- unmanned aerial
- robust
- linear array
- angle error
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 31
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 238000009795 derivation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0617—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal for beam forming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/391—Modelling the propagation channel
- H04B17/3912—Simulation models, e.g. distribution of spectral power density or received signal strength indicator [RSSI] for a given geographic region
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
- H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
- H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
- H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
- H04B7/0621—Feedback content
- H04B7/0632—Channel quality parameters, e.g. channel quality indicator [CQI]
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
- H04B7/0842—Weighted combining
- H04B7/0848—Joint weighting
- H04B7/0854—Joint weighting using error minimizing algorithms, e.g. minimum mean squared error [MMSE], "cross-correlation" or matrix inversion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
- H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
- H04B7/08—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station
- H04B7/0837—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the receiving station using pre-detection combining
- H04B7/0842—Weighted combining
- H04B7/086—Weighted combining using weights depending on external parameters, e.g. direction of arrival [DOA], predetermined weights or beamforming
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，属于无人机通信技术领域，包括：基于线性阵列的无人机通信系统构建无人机地面空地信号传输模型和线性阵列抖动误差模型；根据抖动误差模型，构建信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题，并进行二阶泰勒近似展开；采用S‑Procedure方法对二阶泰勒近似展开后的鲁棒波束成形优化问题进行线性阵列角度误差确定性转换；求解确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量，用于波束成形。本发明通过对线性阵列角度误差的近似转换，解决无人机抖动场景下的信号发射功率最小化优化问题，提升了数据传输服务质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，属于无人机通信技术领域。
背景技术
无人机通信系统在现代军事作战、应急救援、航拍测绘等领域中有着广泛的应用。在这些应用场景中，无人机需要稳定的通信连接和高质量的数据传输。为了满足这一需求，波束成形技术被广泛应用于无人机通信系统中。波束成形技术可以通过合理调整发射和接收天线的方向，实现对通信信号的定向传输和接收，从而提高系统的信号强度和接收质量。
然而，传统的波束成形方法需要准确获知传输信道的信道状态信息以生成可准确对准用户的方向波束。但在实际应用中，由于无人机在飞行过程中受到气流以及自身振动等因素影响，机载天线不可避免的存在角度抖动误差，导致波束无法稳定地对准目标用户，造成通信质量的显著下降。为保障通信质量，可采用传统的鲁棒波束成形技术。
传统鲁棒波束成形技术基于的是统计信道模型，即将信道看作整体，并假设信道误差为一个服从特定统计分布的随机向量。传统鲁棒波束成形技术无法显示刻画无人机抖动导致的天线阵列角度误差，进而无法体现角度误差对系统性能的影响。目前，针对无人机抖动导致的信道角度误差，仍无相关研究。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，以最小化发射功率作为目标，根据线性阵列角度误差对波束成形进行设计，得到最优的波束成形权向量，提高无人机通信系统的抗抖动能力。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
本发明提供了一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，包括：
基于线性阵列的无人机通信系统构建无人机地面空地信号传输模型和线性阵列抖动误差模型；
根据所述线性阵列抖动误差模型，构建信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题，并进行二阶泰勒近似展开；
采用S-Procedure方法对二阶泰勒近似展开后的鲁棒波束成形优化问题进行线性阵列角度误差确定性转换；
求解确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量，用于波束成形。
进一步的，所述线性阵列的无人机通信系统包括配备有N个天线的均匀线性阵列无人机基站和单天线的地面用户。
进一步的，所述无人机地面空地信号传输模型表示为：
（1）
其中，，c为光速，/>为载波中心频率，r为无人机与用户间的距离，为为线性阵列方向矢量，表示为：
（2）
其中，T为矩阵转置符号，d为均匀线性天线阵列中相邻天线单元之间的距离，λ为载波波长，1≤n≤N，N为天线个数，θ为信号的实际发射角，表示为：
（3）
其中，代表/>与/>之间的夹角，/>表示无人机基站到用户的方向向量，/>表示均匀线性阵列的初始天线方向。
进一步的，由于无人机在飞行过程中易受到气流和自身振动的影响，所述线性阵列抖动误差模型可表示为：
（4）
其中，为角度误差，/>为角度误差上界，/>为信号估计发射角。
进一步的，所述信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题表示为：
（5a）
（5b）
式中，为无人机的波束成形向量，/>是用户信噪比门限值，/>为噪声功率，H为共轭转置符号。
进一步的，所述鲁棒波束成形优化问题经过二阶泰勒近似展开后，表示为：
（12a）
（12b）
（12c）。
进一步的，所述二阶泰勒近似展开的方法为：
对变换，得：
（6）
其中，对的二阶泰勒展开的推导过程如下：
令，/>，将/>等价表示为：
(7)
其中，，/>指W的第k行第l列个元素的模值，指W的第k行第l列个元素的角度信息，/>，/>；
对进行二阶麦克劳林展开，得到/>的近似表达式为：
(8)
其中，，/>，；
然后，利用，/>推导为：
(9)
其中，，/>，A为Z的实部，B为Z的虚部，/>和/>分别是矩阵A、B的对应元素；k指矩阵的第k行，l指矩阵的第l列，j指矩阵的第j列；/>，。
综合（8）和（9），得到的近似式：
（10）
其中，W为待优化的波束成形矩阵，/>为矩阵的哈达玛积，/>，，/>，；m，/>，/>为经过计算的常量。
因此，约束条件（5b）被重写为：
（11）。
进一步的，所述采用S-Procedure方法对二阶泰勒近似展开后的鲁棒波束成形优化问题进行线性阵列角度误差确定性转换，得到确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，表示为：
（13a）
（13b）
（13c）。
进一步的，所述求解确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，获得可有效对抗抖动的无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量，包括：
忽略约束条件，得到松弛后的鲁棒波束成形优化问题，表示为：
(14a)
（14b）
随后，采用CVX凸优化问题数值计算软件对松弛后的鲁棒波束成形优化问题求解得到非秩一矩阵，然后采用随机化秩一方法，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量。具体步骤如下：
（1）对进行特征值分解得到/>，其中/>是正交矩阵，/>是对角矩阵；
（2）生成个随机向量/>，/>，/>；
（3）得到个向量/>；
（4）计算，向量/>即为所求的无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供了基于二阶角度误差近似的无人机通信系统鲁棒波束成形方法；针对无人机天线阵列的角度误差问题，提出了一种二阶泰勒展开的近似方法，以发射功率作为优化标准建立目标函数，考虑用户服务质量需求，成功解决了这个优化问题，提高了无人机通信系统的抗抖动能力，为考虑无人机抖动的鲁棒波束成形技术提供了一个新的解决方案。
附图说明
图1是本发明提供的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法流程图；
图2是本发明所述基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法的系统模型与无人机抖动模型图；
图3为本发明提出的线性阵列角度误差二阶泰勒展开近似效果仿真图；
图4为本发明方法提出的鲁棒波束成形方案与非鲁棒方案在不同信噪比阈值下的累积分布函数图。
具体实施方式
下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符"/"，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
结合图1，本发明提供一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，通过以下步骤实现：
基于线性阵列的无人机通信系统构建无人机地面空地信号传输模型和线性阵列抖动误差模型；
根据所述线性阵列抖动误差模型，构建信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题，并进行二阶泰勒近似展开；
采用S-Procedure方法对二阶泰勒近似展开后的鲁棒波束成形优化问题进行线性阵列角度误差确定性转换；
求解确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量，用于波束成形。
在进一步的实施例中，所述无人机通信系统如图2所示，由一个无人机基站和一个地面用户构成空—地信号传输模型。其中，无人机基站配备有
N个天线的均匀线性阵列，用户为单天线，且假设用户与无人机之间为视距链路。建立三维笛卡尔坐标系，其中用户分布在水平面上，坐标为
，无人机位置在/>，/>为无人机悬停高度。
无人机与用户之间的无人机地面空地信号传输模型可表示为：
（1）
其中，，c为光速，/>为载波中心频率，r为无人机与用户间的距离，为线性阵列矢量，可以表示为：
(2)
其中，T为矩阵转置符号，d为均匀线性天线阵列中相邻天线元素之间的距离，λ为载波波长，，N为天线个数，θ可表示为信号的实际发射角：
(3)
其中，代表/>与/>之间的夹角，/>表示无人机基站到用户的方向向量，/>表示均匀线性阵列的初始天线方向。
由于无人机在飞行过程中易受到气流和自身振动的影响，天线的线性阵列抖动误差模型可建模为：
(4)
其中，为角度误差，/>为角度误差上界，/>为信号估计发射角。
在进一步的实施例中，针对图2中无人机抖动导致的线性阵列角度误差，构建信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题(P1)：
(5a)
(5b)
式中，为无人机的波束成形向量，/>是用户信噪比门限值，/>为噪声功率，H为共轭转置符号。
在进一步的实施例中，针对约束条件(5b)，具体操作如下：
首先，对进行变换：
(6)
令，/>，可将/>等价表示为：
(7)
其中，，/>指/>的第k行第l列个元素的模值，指/>的第k行第l列个元素的角度信息，/>，/>。
对进行二阶麦克劳林展开，可得到/>的近似表达式为：
（8）
其中，，/>,。
接着，利用，/>可推导为：
(9)
其中，，/>，A为Z的实部，B为Z的虚部，/>和/>分别是矩阵A、B的对应元素；k指矩阵的第k行，l指矩阵的第l列，j指矩阵的第j列；/>，。
综合（8）和（9），最终得到的近似式：
(10)
其中，W为待优化的波束成形矩阵，/>为矩阵的哈达玛积，/>，，/>，；m、/>、/>为经过计算的常量。
因此，约束（5b）可被重写为：
(11)
基于二阶近似方法的优化问题(P1)可表示为优化问题(P2)，如下所示：
(12a)
(12b)
(12c)。
针对非凸约束(12b)，可采用S-Procedure转换方法对不确定性角度误差进行确定性转换，将优化问题(P2)松弛为优化问题(P3)，如下所示：
(13a)
(13b)
(13c)
此时，由于为非凸约束，优化问题(P3)仍为非凸问题。
为解决上述优化问题，可通过随机化方法得到优化问题的近似最优解。首先，忽略约束条件，得到松弛后的优化问题(P4)，如下所示：
(14a)
(14b)
随后，采用CVX凸优化问题数值计算软件求解得到非秩一矩阵。最后，采用随机化秩一方法，具体步骤如下：
（1）对进行特征值分解得到/>，其中/>是正交矩阵，/>是对角矩阵；
（2）生成个随机向量/>，/>，/>；
（3）得到个向量/>；
（4）计算，向量/>即为所求的无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量。
为了验证本发明方法的效果，本发明实施例给出了如下实验：
图3是本发明提出的线性阵列角度误差二阶泰勒展开近似效果仿真图。其中，信号发射估计角，角度误差/>。从图中可以看出，原始曲线与近似曲线基本重合，表明本发明提出的二阶近似方法具有良好的近似效果。
图4为本发明方法提出的鲁棒波束成形方案与非鲁棒方案在不同信噪比阈值下的累积分布函数图，其中信号发射估计角，信噪比门限/>，噪声方差/>。从图中可以看出，鲁棒方案的CDF曲线位于/>的右侧，很好的满足信噪比阈值条件，而非鲁棒方案无法满足信噪比约束，验证了本发明提出的鲁棒方案可有效保障用户服务质量。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，包括：
基于线性阵列的无人机通信系统构建无人机地面空地信号传输模型和线性阵列抖动误差模型；
根据所述线性阵列抖动误差模型，构建信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题，并进行二阶泰勒近似展开；
采用S-Procedure方法对二阶泰勒近似展开后的鲁棒波束成形优化问题进行线性阵列角度误差确定性转换；
求解确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量，用于波束成形。
2.根据权利要求1所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述线性阵列的无人机通信系统包括配备有N个天线的均匀线性阵列无人机基站和单天线的地面用户。
3. 根据权利要求1所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述无人机地面空地信号传输模型表示为：
（1）
其中，，c为光速，/>为载波中心频率，r为无人机与用户间的距离，/>为为线性阵列方向矢量，表示为：
（2）
其中，T为矩阵转置符号，d为均匀线性天线阵列中相邻天线单元之间的距离，λ为载波波长，1≤n≤N，N为天线个数，θ为信号的实际发射角，表示为：
（3）
其中，代表/>与/>之间的夹角，/>表示无人机基站到用户的方向向量，/>表示均匀线性阵列的初始天线方向。
4. 根据权利要求3所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述线性阵列抖动误差模型为：
（4）
其中，为角度误差，/>为角度误差上界，/>为信号估计发射角。
5. 根据权利要求4所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述信号发射功率最小化准则下的无人机通信的鲁棒波束成形优化问题表示为：
（5a）
（5b）
式中，为无人机的波束成形向量，/>是用户信噪比门限值，/>为噪声功率；为信号估计发射角，/>为角度误差，H为共轭转置符号。
6. 根据权利要求5所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述鲁棒波束成形优化问题经过二阶泰勒近似展开后，表示为：
（12a）
（12b）
（12c）。
7.根据权利要求6所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述二阶泰勒近似展开的方法为：
对变换，得：
（6）
然后，对进行二阶泰勒展开推导，得到：
（11）
其中，，/>，W为待优化的波束成形矩阵，/>为矩阵的哈达玛积，，/>，/>，
，其中，m、/>、/>为经过计算的常量，/>，/>，A为Z的实部，B为Z的虚部，/>和/>分别是矩阵A、B的对应元素；k指矩阵的第k行，l指矩阵的第l列，j指矩阵的第j列。
8. 根据权利要求6所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述采用S-Procedure方法对二阶泰勒近似展开后的鲁棒波束成形优化问题进行线性阵列角度误差确定性转换，得到的确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，表示为：
（13a）
（13b）
（13c）
式中，为利用S-Procedure引入的松弛变量，且/>>0。
9. 根据权利要求8所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述求解确定性转换后的鲁棒波束成形优化问题，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量，包括：
忽略约束条件，得到松弛后的鲁棒波束成形优化问题，表示为
(14a)
（14b）
对松弛后的鲁棒波束成形优化问题求解得到非秩一矩阵，然后采用随机化秩一方法，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量。
10.根据权利要求9所述的基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法，其特征在于，所述对松弛后的鲁棒波束成形优化问题求解得到非秩一矩阵，然后采用随机化秩一方法，获得无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量，包括：
（1）对进行特征值分解得到/>，其中/>是正交矩阵，/>是对角矩阵；
（2）生成个随机向量/>，/>，/>；
（3）得到个向量/>；
（4）计算，向量/>即为所求的无人机线性阵列的鲁棒波束成形权向量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310708148.XA CN116455439B (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310708148.XA CN116455439B (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116455439A true CN116455439A (zh) | 2023-07-18 |
| CN116455439B CN116455439B (zh) | 2023-10-10 |
Family
ID=87122332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310708148.XA Active CN116455439B (zh) | 2023-06-15 | 2023-06-15 | 基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116455439B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117295097A (zh) * | 2023-11-27 | 2023-12-26 | 南京邮电大学 | 一种面向信号方向角误差的无人机下行鲁棒速率分拆方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105281817A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-27 | 东南大学 | 一种基于分布式双向中继系统的鲁棒波束成型方法 |
| CN110912597A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-03-24 | 南京邮电大学 | 一种基于多目标优化的鲁棒安全波束成形方法 |
| CN111985720A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-24 | 西安交通大学 | 一种基于分布鲁棒的二阶锥最优潮流模型与求解方法 |
| CN115801074A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-03-14 | 广东工业大学 | 一种二阶统计量未知的鲁棒中继网络波束形成方法及系统 |
-
2023
- 2023-06-15 CN CN202310708148.XA patent/CN116455439B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105281817A (zh) * | 2015-10-08 | 2016-01-27 | 东南大学 | 一种基于分布式双向中继系统的鲁棒波束成型方法 |
| CN110912597A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-03-24 | 南京邮电大学 | 一种基于多目标优化的鲁棒安全波束成形方法 |
| CN111985720A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-11-24 | 西安交通大学 | 一种基于分布鲁棒的二阶锥最优潮流模型与求解方法 |
| CN115801074A (zh) * | 2022-11-04 | 2023-03-14 | 广东工业大学 | 一种二阶统计量未知的鲁棒中继网络波束形成方法及系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117295097A (zh) * | 2023-11-27 | 2023-12-26 | 南京邮电大学 | 一种面向信号方向角误差的无人机下行鲁棒速率分拆方法 |
| CN117295097B (zh) * | 2023-11-27 | 2024-02-20 | 南京邮电大学 | 一种面向信号方向角误差的无人机下行鲁棒速率分拆方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116455439B (zh) | 2023-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116455439B (zh) | 基于二阶角度误差近似的无人机通信鲁棒波束成形方法 | |
| CN104270820B (zh) | 3d大规模mimo系统中联合的垂直波束控制及功率分配方法 | |
| CN109743093A (zh) | 一种无人机毫米波通信波束追踪方法 | |
| CN111654456B (zh) | 基于降维分解的毫米波大规模mimo角域信道估计方法及装置 | |
| CN115765899A (zh) | 无人机通信波束域信道仿真方法、装置、电子设备及介质 | |
| CN110224782B (zh) | 一种基于主动干扰的无人机编队网络安全通信方法及系统 | |
| CN116155412A (zh) | 无线信道评估方法及系统 | |
| CN114584192A (zh) | 一种毫米波无人机通信系统抗抖动鲁棒波束成形优化方法 | |
| CN118265058A (zh) | 双极化智能超表面辅助的通感一体化方法和装置 | |
| CN114629545A (zh) | 一种无人机毫米波鲁棒性混合波束赋形设计方法 | |
| CN110596668B (zh) | 基于互逆深度神经网络的目标外辐射源被动定位方法 | |
| CN110492912B (zh) | 一种基于分组优化的混合波束成形方法 | |
| CN116701882A (zh) | 一种基于问答式学习的自适应多波束对准方法 | |
| CN116743222A (zh) | 复用波束赋形方法、通信感知计算一体化系统及相关装置 | |
| Tang et al. | Uav placement for vr reconstruction: A tradeoff between resolution and delay | |
| CN113225113B (zh) | 预编码方法、装置、系统及计算机可读存储介质 | |
| CN116232393A (zh) | Massive MIMO系统的三维非均匀天线阵列设计方法、装置及存储介质 | |
| CN115270590A (zh) | 一种对抗仿真中通信系统多粒度建模实时仿真方法 | |
| CN114980205A (zh) | 多天线无人机视频传输系统QoE最大化方法和装置 | |
| Ashraf et al. | Maximizing detection of target with multiple direction possibilities to support immersive communications in Metaverse | |
| EP2903177B1 (en) | Simultaneous nulling and beamfocusing from disparate antennas | |
| CN114499612A (zh) | 波束赋形的处理方法、装置及可读存储介质 | |
| WO2021062752A1 (zh) | 一种通信方法及装置 | |
| Shen et al. | DIBR-based collaborative computation in edge network for multiplayer online VR game | |
| CN117119498B (zh) | 一种反馈受限下ris辅助的通信系统下行传输方法及装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |