[发明专利]一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法

权利要求书

1.一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1、针对一无线系统，构建以最小化波束在干扰方向的功率和波束在主瓣中心区域功率的线性组合为优化目标的优化问题；其中，所述的无线系统包括毫米波多用户无线通信系统和雷达系统，所述的优化问题满足相控阵中所有移相器的恒模约束；

步骤S2、通过求解步骤S1中构建的优化问题，为所述的无线系统设计单个或多个波束。

2.根据权利要求1所述的一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法，其特征在于，在所述步骤S1中，当所述无线系统为毫米波多用户无线通信系统时，首先构建其下行信号传输模型，以最小化当前用户波束在其主瓣中心区域功率和该波束在其余用户波束主瓣中心区域的功率的线性组合为优化目标构建优化问题。

3.根据权利要求2所述的一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法，其特征在于，在所述步骤S1中，若基站能够获得每个用户精确的出发角，则所述的主瓣中心区域简化为一个中心点。

4.根据权利要求3所述的一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法，其特征在于，所述的下行信号传输模型具体表示为：

其中，y_q表示用户接收到的信号；表示基站与第q个用户间的下行信道矢量，表示复数域，(·)^H表示共轭转置运算；的K个列向量表示基站发送给K个用户的波束成形矢量；表示基站发送给K个用户的数据流，其满足的功率约束，P_s表示基站的发射功率，s的第q个元素[s]_q表示基站发送给第q个用户的数据；η_q表示第q个用户接收到的加性白噪声，服从均值为0、方差为σ²的复高斯分布。

5.根据权利要求4所述的一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法，其特征在于，在所述的下行信号传输模型中，信道建模为：

其中，N_t表示基站天线数目，L_q表示基站与第q个用户间信道的多径总数，α_q,l和φ_q,l分别表示第q个用户的第l条路径的复增益和出发角；a(φ_q,l)表示第q个用户的第l条路径的阵列导向矢量，其具体表达式为：

其中，λ_c为载波波长，d表示天线阵元间距，(·)^T表示转置运算。

6.根据权利要求5所述的一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法，其特征在于，所述优化问题具体表示为：

其中，λ为一正实数权重因子，θ_k,j表示在第k个波束的主瓣中心区域的第j个采样点，k＝1,2,…,K，j＝1,2,…,J；w_q表示F_RF的第q列；表示第q个波束在其他波束的主瓣中心区域采样点的功率总和，定义为第q个波束对其余波束的干扰功率总和；M表示在第q个波束的主瓣中心区域的采样点数，表示第q个波束在其主瓣中心区域的M个采样点的功率总和；|·|表示取模值，[w_q]_n表示波束成形矢量w_q的第n个元素，根据相控阵所有移相器的恒模约束，w_q中的每一个元素均满足

7.根据权利要求6所述的一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法，其特征在于，当基站能够获得每个用户精确的出发角，所述的主瓣中心区域简化为一个中心点时，其对应的优化问题具体表示为：

其中，θ_k表示第k个波束的主瓣中心点。

8.根据权利要求1所述的一种抑制波束间干扰的相控阵波束成形方法，其特征在于，当所述无线系统为雷达系统时，以最小化波束在其主瓣中心区域的功率和该波束在干扰区域的功率的线性组合为优化目标构建优化问题。