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

1、由于移動通信用戶數(shù)量的爆炸性增長和高速數(shù)據(jù)服務(wù)迅速增長,使得無線通信環(huán)境越來越復(fù)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(shù)的應(yīng)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(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,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(fù)雜無線通信環(huán)境問題提供了一種應(yīng)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(chǔ)與基本概念,探討了最小方差無畸變響應(yīng)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(yīng)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(jìn)行求逆來計算權(quán)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(xué)優(yōu)化問題,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)化問題一

3、旦轉(zhuǎn)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(dǎo)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(zhuǎn)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(fù)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(jié)果表明凸優(yōu)化穩(wěn)健波束形成器有著很