復雜無線通信環(huán)境下基于凸優(yōu)化的自適應波束形成.pdf

1、由于移動通信用戶數(shù)量的爆炸性增長和高速數(shù)據(jù)服務迅速增長,使得無線通信環(huán)境越來越復雜。第三、第四代移動通信系統(tǒng)采用的是智能天線,為各種波束形成技術的應用提供了條件。傳統(tǒng)波束形成在對抗干擾時,不能對主波束寬度、信噪比增益等進行靈活的控制,且穩(wěn)健性差。凸優(yōu)化波束形成方法克服了上述缺點,且能利用內(nèi)點算法快速得到全局最優(yōu)解,這為解決移動通信的高速發(fā)展帶來的復雜無線通信環(huán)境問題提供了一種應對方法。
　　本文以均勻線性陣列為例,介紹了波束形成的

2、理論基礎與基本概念,探討了最小方差無畸變響應波束形成器和最小功率無畸變波束形成器,它們在理想條件下是等價的。采樣矩陣求逆(SMI)與對角加載采樣矩陣求逆(LSMI)是常用自適應波束形成器,它們需要通過對譜矩陣或是對角加載后的譜矩陣的最大似然估計進行求逆來計算權矢量,其中 LSMI波束形成器在對抗失配,有著較好的性能。
　　凸優(yōu)化問題是一類特殊的數(shù)學優(yōu)化問題,它要求目標函數(shù)與不等式約束函數(shù)是凸函數(shù),等式約束函數(shù)是仿射函數(shù)。優(yōu)化問題一

3、旦轉化為凸優(yōu)化問題便可用內(nèi)點算法高效求解。由于無線通信干擾所造成的失配問題可建模為基于最差情況下的優(yōu)化問題,即導向矢量在球形不確定集中的最差情況下,對最小方差波束形成器施加無畸變約束,該問題是無窮多非凸二次約束下的二次函數(shù)的最小化。通過一系列的等價代換,該問題被轉化為二次錐規(guī)劃的凸形式,因而可用內(nèi)點算法高效解出。
　　在多種復雜移動通信環(huán)境下,對SMI、LSMI和凸優(yōu)化穩(wěn)健波束形成器做了對比仿真,結果表明凸優(yōu)化穩(wěn)健波束形成器有著很