[发明专利]一种无人机通信场景中基于残差优化的混合波束成形方法

权利要求书

1.一种无人机通信场景中基于残差优化的混合波束成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别获取各无人机与用户间信道；

S2、整合所述信道，并得到发射端最优波束成形矩阵；

S3、基于所述发射端最优波束成形矩阵，构建发射端各无人机与用户间最优波束成形优化矩阵，利用残差优化方法得到混合波束成形矩阵；

S4、基于所述发射端的混合波束成形矩阵，实现接收端混合波束成形矩阵的优化。

2.根据权利要求1所述的无人机通信场景中基于残差优化的混合波束成形方法，其特征在于，所述S1的方法包括：通过信道估计方法进行获取。

3.根据权利要求1所述的无人机通信场景中基于残差优化的混合波束成形方法，其特征在于，所述S2中整合信道的方法包括：对于任意无人机，平均接收功率为ρ，n表示噪声向量，其元素服从独立且相同的经过处理后的信号表示为：

其中，和N_r分别表示射频链和天线的数量，表示数字波束成形矩阵，表示模拟波束成形矩阵，W_RF和W_BB表示接收端的模拟波束成形矩阵和数字波束成形矩阵，基站k和用户之间的信道由H^(k)表示。

4.根据权利要求3所述的无人机通信场景中基于残差优化的混合波束成形方法，其特征在于，所述S2中得到发射端最优波束成形矩阵的方法包括：将信道矩阵波束成形矩阵表示为

H^int＝[H⁽¹⁾ H⁽²⁾...H^(K)]

通过对H^int进行奇异值分解得到最优波束成形矩阵，记为

5.根据权利要求1所述的无人机通信场景中基于残差优化的混合波束成形方法，其特征在于，所述S3中构建发射端各无人机与用户间最优波束成形优化矩阵方法包括：

公式如下：

其中，为第k台无人机对应的最优波束成形矩阵。

6.根据权利要求1所述的无人机通信场景中基于残差优化的混合波束成形方法，其特征在于，所述S3的残差优化方法包括：利用残差优化算法实现接收端混合波束成形矩阵的优化；

问题构建公式如下：

s.t.

其中，表示第k台无人机对应的最优波束成形矩阵，表示第k台无人机对应的模拟波束成形矩阵，表示第k台无人机对应的数字波束成形矩阵，N_t表示无人机端天线单元的数量，(F)_p，q表示矩阵F的第p行，第q列的元素，N_s表示需要传输的数据流数量。

7.根据权利要求1所述的无人机通信场景中基于残差优化的混合波束成形方法，其特征在于，所述S4中包括：将信道矩阵与发射端波束成形矩阵视为整体，构建等效信道矩阵

并根据该矩阵，求得接收端的最优波束成形矩阵，之后同样采用残差优化算法对其混合波束成形矩阵进行优化。