為了保證無人機毫米波基站多波束覆蓋區(qū)域內通信容量的同時,降低硬件成本和系統(tǒng)復雜度,本文提出采用一種基于混合波束成形結構的波束優(yōu)化設計方法。該方法首先從多波束混合成形系統(tǒng)結構入手,而后基于多波束總體頻譜效率最大化問題分別對數(shù)字預編碼器和射頻移相預編碼器進行設計,達到降低系統(tǒng)射頻鏈數(shù)目的目標。仿真試驗表明,該波束設計方法可以在獲得較好波束增益的同時降低系統(tǒng)復雜度,從而提高無人機目標覆蓋區(qū)域內用戶的通信質量。 

【文章來源】：航空科學技術. 2020,31(06)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

不同量化方法對傳輸速率總和的影響

為了方便計算，本文考慮一個具有M個用戶的下行鏈路，基站具有NtRF個射頻鏈和NBS個天線，每個用戶具有NrRF個射頻鏈和NMS個天線，并假設每個用戶傳輸q個數(shù)據(jù)流，則有Mq≤NtRF≤NBS和q≤NrRF≤NMS，圖1給出了多用戶場景下的混合波束成形結構。在該混合波束成形系統(tǒng)中，基站端首先在基帶上使用大小為NtRF×Ns的數(shù)字預編碼器VD將數(shù)據(jù)流數(shù)字化，然后通過NtRF個RF鏈將處理后的信號上變頻到載波頻率，最后通過矩陣大小為NBS×NtRF的RF預編碼器FRF構造的模擬移相器來實現(xiàn)最終的發(fā)射信號，其中FRF的限制條件為|FRF(i,j)|2=1。因此，發(fā)射信號可表示為：

如圖4所示，在相同分辨率的情況下，本文采用的相角量化策略獲得的傳輸速率比直接量化方法得到的速率高，展現(xiàn)了該方法的有效性，這是因為直接量化方法是根據(jù)系統(tǒng)可實現(xiàn)的角度直接對得到的相角進行量化，這樣會造成較大的誤差，而本文的方法策略是在求解相角的過程中將所有可能的值帶入優(yōu)化函數(shù)，找到最優(yōu)的相角。此外在這兩種方法中，圖4也顯示了隨著分辨率的提高，傳輸速率總和增大的結果，驗證了分辨率越高傳輸速率越高的結論。4 結論


本文編號：3440295