聯(lián)合天線(xiàn)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(hào)處理是信號(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，在移動(dòng)通信、電子對(duì)抗、麥克風(fēng)陣列語(yǔ)音/音頻處理，生物醫(yī)藥、雷達(dá)、聲納、以及地震學(xué)等多種國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(hào)處理領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，通過(guò)陣元加權(quán)抑制干擾和噪聲，達(dá)到增強(qiáng)期望信號(hào)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(shí)際環(huán)境中，波束形成器存在各種估計(jì)誤差，導(dǎo)致性能顯著下降，甚至對(duì)期望信號(hào)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(shí)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(jì)錯(cuò)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(yán)重?fù)p壞了系統(tǒng)的通信性能。因此在實(shí)際工程當(dāng)中需考慮信道誤差對(duì)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(guò)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(shí)條件需求。
　　當(dāng)前如何充分利用頻率資源是廣大科研人員研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，針對(duì)頻譜資源匱乏的問(wèn)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(duì)特定用戶(hù)的干擾水平；在底層認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)初級(jí)用戶(hù)授權(quán)一個(gè)二級(jí)用戶(hù)使用其頻譜資源，與此同時(shí)二級(jí)用戶(hù)有義務(wù)控制其對(duì)初級(jí)用戶(hù)的干擾水平，從而提高頻譜資源利用率。在CSI誤差場(chǎng)景

4、下，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)獲得的優(yōu)化權(quán)值矢量可能不再滿(mǎn)足共存初級(jí)用戶(hù)干擾水平或二級(jí)用戶(hù)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(shí)現(xiàn)過(guò)程中，通過(guò)引入Bernstein-type不等式處理復(fù)高斯隨機(jī)變量的二次型，從而對(duì)概率約束問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將概率約束不等式強(qiáng)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(wèn)題，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。針對(duì)減少天線(xiàn)發(fā)射機(jī)以降低