聯(lián)合天線選擇與概率約束的穩(wěn)健波束形成方法研究.pdf

1、陣列信號處理是信號處理領(lǐng)域的一個重要分支，在移動通信、電子對抗、麥克風(fēng)陣列語音/音頻處理，生物醫(yī)藥、雷達、聲納、以及地震學(xué)等多種國民經(jīng)濟和軍事應(yīng)用領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用前景。波束形成技術(shù)是陣列信號處理領(lǐng)域的一個重要研究方向，通過陣元加權(quán)抑制干擾和噪聲，達到增強期望信號的目的。早期的波束形成算法關(guān)注理想條件下的算法性能，然而在實際環(huán)境中，波束形成器存在各種估計誤差，導(dǎo)致性能顯著下降，甚至對期望信號產(chǎn)生毀滅性影響，因此穩(wěn)健波束形成技術(shù)研究意義重

2、大。
　　基于凸優(yōu)化方法的波束形成大致分為：接收波束形成、傳輸波束形成及中繼網(wǎng)絡(luò)波束形成。在現(xiàn)實條件下，不可避免地存在信道狀態(tài)信息CSI誤差（量化誤差）或估計錯誤，經(jīng)典波束形成算法將不能保證在期望方向上增益最大，從而引起陣列的輸出信干噪比顯著下降，嚴重損壞了系統(tǒng)的通信性能。因此在實際工程當中需考慮信道誤差對波束形成器的影響。目前的兩種CSI誤差邊界模型中，確定邊界CSI誤差（量化誤差）模型過于保守，基于此模型的穩(wěn)健波束形成方法難以

3、最大限度發(fā)掘系統(tǒng)性能。與確定邊界CSI誤差約束相比，概率CSI誤差約束更加適應(yīng)現(xiàn)實條件需求。
　　當前如何充分利用頻率資源是廣大科研人員研究的熱點問題，針對頻譜資源匱乏的問題，考慮到在各種協(xié)作傳輸協(xié)議中，波束形成技術(shù)不但能夠提高頻譜資源利用率，而且能夠有效控制對特定用戶的干擾水平；在底層認知網(wǎng)絡(luò)中，通過初級用戶授權(quán)一個二級用戶使用其頻譜資源，與此同時二級用戶有義務(wù)控制其對初級用戶的干擾水平，從而提高頻譜資源利用率。在CSI誤差場景

4、下，有時會出現(xiàn)獲得的優(yōu)化權(quán)值矢量可能不再滿足共存初級用戶干擾水平或二級用戶要求的現(xiàn)象，在這種情況下，概率約束不等式求解難度較大，給出一種基于Bernstein-type不等式的概率約束確定性轉(zhuǎn)換的方法。在實現(xiàn)過程中，通過引入Bernstein-type不等式處理復(fù)高斯隨機變量的二次型，從而對概率約束問題進行轉(zhuǎn)換，將概率約束不等式強化為矩陣不等式，并利用凸稀疏正則化和正定松弛的方法求解原始問題，并進行仿真實驗驗證。針對減少天線發(fā)射機以降低