[发明专利]一种混合波束成形方法、装置及存储介质

权利要求书

1.一种混合波束成形方法，其特征在于，包括：

以模拟波束矩阵、数字波束矩阵和数字合并矩阵为变量，依据最小平方准则分别建立通信和雷达的波束成形目标函数；

对通信和雷达的波束成形目标函数设置权重因子，组合得到联合目标函数；

对于模拟波束矩阵、数字波束矩阵和数字合并矩阵三个变量，通过交替最小化准则分解为三个变量求解子问题并分别求解；

基于联合目标函数，采用交替迭代法迭代三个变量求解子问题求解过程，得到模拟波束矩阵、数字波束矩阵和数字合并矩阵的最优解；

基于模拟波束矩阵、数字波束矩阵和数字合并矩阵的最优解对通信与雷达混合波束成形；

所述基于联合目标函数，采用交替迭代法迭代三个变量求解子问题求解过程，得到模拟波束矩阵F_A、数字波束矩阵F_D及数字合并矩阵W的最优解，具体包括：

输入预设的目标方向矩阵F_rad，信道矩阵H，权重因子ρ∈[0,1]，迭代精度ε＞0，常量P，最大迭代次数I_max＞0；

初始化模拟波束矩阵数字波束矩阵和数字合并矩阵

计算和d⁽⁰⁾＝-gradf(x⁽⁰⁾)；

计算初始联合目标函数f⁽⁰⁾，并令i＝0；

迭代过程：令i＝i+1；分别对模拟波束矩阵、数字波束矩阵和数字合并矩阵三个变量进行求解；计算目标函数f⁽ⁱ⁺¹⁾；

当|f⁽ⁱ⁺¹⁾-f⁽ⁱ⁾|≤ε或i＝I_max时，输出模拟波束矩阵、数字波束矩阵和数字合并矩阵的最优解F_A、F_D、W；否则，重复上述迭代过程。

2.根据权利要求1所述的混合波束成形方法，其特征在于，所述对于模拟波束矩阵、数字波束矩阵和数字合并矩阵三个变量，通过交替最小化准则分解为三个变量求解子问题并分别求解，具体包括：

对于模拟波束矩阵，固定数字波束矩阵和数字合并矩阵，采用黎曼流形优化法求解；

对于数字波束矩阵，固定模拟波束矩阵和数字合并矩阵，采用最小梯度法求出闭合表达式；

对于数字合并矩阵，固定模拟波束矩阵、数字波束矩阵，采用奇异值分解法求解。

3.根据权利要求2所述的混合波束成形方法，其特征在于，所述联合目标函数如下式所示：

其中，为已知信道矩阵，U代表用户数目，N_TX、N_RX分别为发射阵列天线数目和所有用户接收阵列天线数目；s为发射数据流，满足表示统计期望，I表示单位矩阵，N_S为数据流数目；为已知目标方向矩阵；ρ为权重因子；变量分别表示模拟波束矩阵、数字波束矩阵，N_RF为射频链数目；W＝blkdiag{W₁^H,W₂^H,…,W_U^H}表示数字合并矩阵，Γ表示F_A可行解集合，P为常量，||·||表示向量范数，||·||_F表示矩阵范数。