[發(fā)明專利]一種面向無人機毫米波通信的快速波束訓(xùn)練與追蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811293752.6
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109245805B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 仲偉志;徐磊;王磊;顧勇
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0456;H04B7/06;H04B7/185
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種面向無人機毫米波通信的快速波束訓(xùn)練與追蹤方法，其特征在于：包括如下步驟：

預(yù)設(shè)符合混合波束成形架構(gòu)的分層碼本，根據(jù)傳統(tǒng)的多層級波束訓(xùn)練方式進(jìn)行波束的匹配搜索，找到最優(yōu)波束并發(fā)射通信信號；

預(yù)設(shè)符合混合波束成形架構(gòu)的分層碼本的步驟包括如下步驟：

步驟1.1：在混合波束預(yù)編碼系統(tǒng)架構(gòu)的基礎(chǔ)上將碼本分為S個不同的層級，保證每一層級的波束成形碼本所產(chǎn)生的波束寬度與形狀均相同，其中，S為正整數(shù)；具體碼本的設(shè)計方法如下：

S.t.[F_{RF，(s，k，m)}]_：，i∈{A_Q}，i＝1，2，...，N_RF

其中，s表示層級數(shù)，并且s＝1，2，..，S，S表示分層搜索的總層級數(shù)；k表示該層子波束的所屬上層波束所在的序號，k＝1，2，...，K^s-1，K表示能夠每一波束擁有的下一層子波束個數(shù)，所以(s，k，m)表示為第s層第k個子集的第m個波束，m＝1，2，...，K；

表示對應(yīng)波束的混合預(yù)編碼系統(tǒng)中的模擬波束控制矩陣，它的列向量取自非完備字典集A_Q，A_Q由RF鏈相位控制比特數(shù)q決定，A_Q中所有元素均取自相位集合Z_q＝{0，2π/2^q，…，2π(2^q-1)/2^q}；

N_BS表示天線數(shù)目，N_RF表示系統(tǒng)中RF鏈的數(shù)目，而F_{BB，(s，k，m)}表示對應(yīng)波束的基帶波束成形向量；i表示第i列，即F_{RF，(s，k，m)}共有N_RF列；

F_(s，k，m)表示理想波束成形矢量；

步驟1.2：找到滿足步驟1.1中各個層級最優(yōu)的碼本方案。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向無人機毫米波通信的快速波束訓(xùn)練與追蹤方法，其特征在于，還包括如下步驟：

如果無人機由于任務(wù)機動脫離波束覆蓋區(qū)域，則采用改進(jìn)的引入退避機制的波束訓(xùn)練方案從而找到該時段的最優(yōu)匹配波束。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向無人機毫米波通信的快速波束訓(xùn)練與追蹤方法，其特征在于，在步驟1.1中，

F_(s，k，m)的值由以下公式獲得：

F_(s，k，m)＝C_s(AA^H)^-1AG_(s，k，m)

其中，C_s表示歸一化常數(shù)，以保證||F_(s，k，m)||_F＝1成立，假設(shè)信號發(fā)射角θ的空間被均分成N份，表示由空間內(nèi)所有角度的陣列響應(yīng)a_BS(θ)，θ∈{0，2π/N，...，2π(N-1)/N}構(gòu)成的過完備矩陣，而在均勻直線陣的情況下陣列響應(yīng)向量表示為：

其中，λ表示信號波長，d表示陣元的間距；G_(s，k，m)表示N×1的矩陣，在這個矩陣中，在位置u，u∈I_(s，k，m)處的值為1，其他位置的值為0，其中