申请/专利权人：深圳市畅电科技有限公司

申请日：2021-10-20

公开（公告）日：2024-02-09

公开（公告）号：CN113938173B

主分类号：H04B7/06

分类号：H04B7/06;H04B7/08;H04B7/185;H04B17/391

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.09#授权;2024.02.02#专利申请权的转移;2024.02.02#专利申请权的转移;2022.02.01#实质审查的生效;2022.01.14#公开

摘要：本发明属于移动通信技术领域，涉及一种星地融合网络中联合广播和单播的波束赋形方法；所述方法包括建立星地融合网络的下行单播和广播传输系统；基于层分复用方式，将信道误差建模为范数误差模型，根据最差情况准则建立基于QoS约束的鲁棒波束赋形的最小化系统的传输功率模型；将非凸优化问题转换为确定性优化形式，并在传输功率模型中增加秩约束；在不考虑秩约束时，计算得到波束赋形矩阵的初始可行解；将罚函数替代秩约束，将初始可行解作为迭代初始值，迭代计算传输功率模型，获得波束赋形矩阵的优化解；对优化解进行特征值分解，得到最终的波束赋形向量。本发明能够解决星地融合网络中的单播和广播传输问题。

主权项：1.一种星地融合网络中联合广播和单播的波束赋形方法，其特征在于，所述方法包括：建立星地融合网络的下行单播和广播传输系统，即卫星和地面基站共享相同的频带，通过波束赋形以协作方式向覆盖范围内的用户提供单播或广播服务；基于层分复用方式，将信道误差建模为范数误差模型，根据最差情况准则建立基于QoS约束的鲁棒波束赋形的最小化系统的传输功率模型；具体包括基于层分复用方式，将单播信号视为噪声，在接收端进行解码，接收端在消除解码的广播信号后解码单播信号；并得到每个卫星用户和每个地面用户各自的广播信干噪比和单播信干噪比；在非理想状态信息场景下，将信道误差建模为范数误差模型，根据最差情况准则建立基于QoS约束的鲁棒波束赋形的最小化系统的传输功率模型；所述基于QoS约束的鲁棒波束赋形的最小化系统的传输功率模型表示为： s.t.C1:C2:C3:C4:其中，v表示卫星向用户应用的单播或广播波束赋形向量集合，US表示卫星用户个数，S表示卫星用户索引集合；w表示地面基站向用户应用的单播或广播波束赋形向量集合，UT表示地面用户个数，T表示地面用户索引集合；vS,k表示卫星向卫星用户k应用的单播或广播波束赋形向量；wT,n表示地面基站向地面用户n应用的单播或广播波束赋形向量；C1表示卫星用户的单播速率约束；C2表示卫星用户的广播速率约束；C3表示地面用户的单播速率约束；C4表示地面用户的广播速率约束；表示第i个卫星用户uS,i的单播速率；表示卫星用户的最小单播速率门限；表示第i个卫星用户uS,i的广播速率；表示卫星用户的最小广播速率门限；表示第j个地面用户uT,j的单播速率；表示地面用户的最小单播速率门限；表示第j个地面用户uT,j的广播速率；表示地面用户的最小广播速率门限；ΔhT,j表示地面基站到第j个地面用户uT,j的误差估计信道向量；ΔgS,i表示卫星到第i个卫星用户uS,i之间的误差估计信道向量；ΔgT,j表示卫星到第j个地面用户uT,j之间的误差估计信道向量，GS,i表示卫星到第i个卫星用户uS,i之间的信道不确定性集合；GT,j表示卫星到第j个地面用户uT,j之间的信道不确定性集合；HT,j表示地面基站到第j个地面用户uT,j之间的信道不确定性集合；采用半正定松弛方法、S-Procedure以及其扩展方法，将上述传输功率模型中的非凸优化问题转换为确定性优化形式，并在传输功率模型中增加卫星向用户应用的单播或广播波束赋形向量的秩约束，以及地面基站向用户应用的单播或广播波束赋形向量的秩约束；在不考虑秩约束时，计算所述传输功率模型，获得波束赋形矩阵的初始可行解；将罚函数替代所述秩约束，将所述初始可行解作为迭代初始值，迭代计算所述传输功率模型，获得波束赋形矩阵的优化解；通过特征值分解的方式，对计算获得的波束赋形矩阵的优化解进行处理，得到最终的波束赋形向量。

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权利要求：

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