復(fù)雜無(wú)線通信環(huán)境下基于凸優(yōu)化的自適應(yīng)波束形成.pdf

1、由于移動(dòng)通信用戶數(shù)量的爆炸性增長(zhǎng)和高速數(shù)據(jù)服務(wù)迅速增長(zhǎng),使得無(wú)線通信環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜。第三、第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)采用的是智能天線,為各種波束形成技術(shù)的應(yīng)用提供了條件。傳統(tǒng)波束形成在對(duì)抗干擾時(shí),不能對(duì)主波束寬度、信噪比增益等進(jìn)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(diǎn),且能利用內(nèi)點(diǎn)算法快速得到全局最優(yōu)解,這為解決移動(dòng)通信的高速發(fā)展帶來(lái)的復(fù)雜無(wú)線通信環(huán)境問(wèn)題提供了一種應(yīng)對(duì)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(chǔ)與基本概念,探討了最小方差無(wú)畸變響應(yīng)波束形成器和最小功率無(wú)畸變波束形成器,它們?cè)诶硐霔l件下是等價(jià)的。采樣矩陣求逆(SMI)與對(duì)角加載采樣矩陣求逆(LSMI)是常用自適應(yīng)波束形成器,它們需要通過(guò)對(duì)譜矩陣或是對(duì)角加載后的譜矩陣的最大似然估計(jì)進(jìn)行求逆來(lái)計(jì)算權(quán)矢量,其中 LSMI波束形成器在對(duì)抗失配,有著較好的性能。
　　凸優(yōu)化問(wèn)題是一類特殊的數(shù)學(xué)優(yōu)化問(wèn)題,它要求目標(biāo)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(wèn)題一

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