[发明专利]一种低交叉极化的共形阵列混合波束形成码本设计方法

权利要求书

1.一种低交叉极化的共形阵列混合波束形成码本设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)接收输入的共形阵列各阵元局部坐标系下方向图，获取共形阵列在方位角的导向矢量G_θ以及在俯仰角的导向矢量G_φ；根据导向矢量G_θ与G_φ获取圆极化下的左右圆极化方向图从而确定主极化方向图E_m和交叉极化方向图E_c；

2)更新混合波束形成结构，激励权值w由方位角极化方向的激励权值w_θ与俯仰角极化方向的激励权值w_φ组成激励权值w由模拟部分权值F与数字部分权值v相乘得到；

3)设置理想主极化方向图E_idealm，以使主极化方向图E_m同理想主极化方向图E_idealm且交叉极化方向图E_c最低为目标构建施加交叉极化约束的凸优化问题，求解该凸优化问题最终得到模拟部分权值F与数字部分权值v；

4)根据模拟部分权值与数字部分权值生成混合波束形成码本。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤3)中设凸优化问题的解D＝ww^H，施加交叉极化约束的凸优化问题具体为：

D≥0

其中，I为单位矩阵，为Kronecker积，⊙为Khatri-Rao积，T表示转置，H表示共轭转置，(G₁^T⊙G₁^H)^HVec(D)表示主极化方向图，(G₂^T⊙G₂^H)^HVec(D)表示交叉极化方向图，主极化矩阵交叉极化矩阵Vec(·)表示按行拉直算子，rank为矩阵的轶，γ是一个用来控制交叉极化电平的可调参数，大小为Q_θL_θ×Q_φL_φ的全1矩阵，Q_θ，Q_φ分别表示方位角θ，俯仰角φ方向所含码字个数，L_θ，L_φ表示方位角θ，俯仰角φ方向各码字所含的波束方向图采样个数；

求解到D，再通过对D进行特征值分解得到激励权值估计量，再对激励权值估计量进行权值分解得到模拟部分权值F与数字部分权值v。

3.如权利要求1所述方法，其特征在于，步骤1)中接收输入的共形阵列各阵元局部坐标系下方向图，获取共形阵列在方位角的导向矢量G_θ以及在俯仰角的导向矢量G_φ的具体方法是：

现将共形阵列各阵元局部坐标系方向图转化为全局坐标系方向图，再将局部极坐标系方向图转为局部直角坐标系方向图，之后将局部直角坐标系方向图通过欧拉旋转转换为全局直角坐标系方向图，最后将全局直角坐标系方向图转换为全局极坐标系方向图从而获取共形阵列在方位角θ极化方向和俯仰角φ极化方向的导向矢量G_θ、G_φ。

4.如权利要求1或2所述方法，其特征在于，使用Matlab CVX工具箱求解施加交叉极化约束的凸优化问题。

5.如权利要求1所述方法，其特征在于，施加交叉极化约束的凸优化问题是对以主极化方向图与理想主极化方向图之差的二范数最小化为目标函数，以模拟部分权值恒模及功率恒定为1作为约束，待优化项为码本权值的数字部分以及模拟部分的非凸优化问题进行松弛之后并施加针对交叉极化的约束得到。