星地融合认知网中下行波束形成算法

合集下载

波束赋形公式

波束赋形公式

波束赋形公式波束赋形公式在通信领域中可是个相当重要的家伙!咱先来说说啥是波束赋形。

想象一下,你在一个大广场上,想把声音准确地传给远处特定的一个人,而不是让声音四处散开。

波束赋形就像是给声音装上了一个“导航仪”,让信号能更精准地指向目标。

那波束赋形公式到底是啥呢?简单来说,它就是一套用来计算和调整信号发射方向、强度等参数的数学表达式。

这公式就像个魔法咒语,能让信号乖乖听话,按照我们想要的方式传播。

给您讲讲我曾经的一个经历,那时候我在一个通信研究室里,大家都在为优化一个通信系统而绞尽脑汁。

其中,波束赋形公式就是关键。

我们尝试着改变公式中的各种参数,就像在摆弄一个复杂的拼图。

每次调整,都期待着能得到更好的信号传输效果。

有一次,我们把一个参数稍微改动了一点点,结果整个系统的性能居然有了巨大的提升!那种感觉,就像是在黑暗中摸索了好久,突然看到了一丝曙光。

大家兴奋得不行,立刻围绕这个小小的突破展开更深入的研究。

回到波束赋形公式本身,它里面涉及到很多数学概念,比如矩阵运算、向量乘法等等。

听起来是不是有点头疼?但别怕,咱们一点点来。

比如说,在多天线系统中,波束赋形公式会考虑每个天线发射信号的相位和幅度。

通过巧妙地调整这些参数,就能让信号在特定方向上叠加增强,而在其他方向上减弱,从而实现波束的指向性。

这就好比一群人一起用力推一个物体,如果大家的力量方向协调一致,就能产生巨大的合力;要是方向乱七八糟,力量就被分散了。

在实际应用中,波束赋形公式的作用可大了。

比如在 5G 通信中,它能让信号更集中地覆盖用户密集的区域,提高通信质量和容量。

再比如在卫星通信中,它可以让信号更准确地到达遥远的目标。

对于学习这一公式的同学来说,可能一开始会觉得有些难。

但只要多做练习,多结合实际案例去理解,慢慢地就能掌握其中的奥秘。

总之,波束赋形公式虽然有点复杂,但它可是通信世界里的神奇工具,能为我们带来更高效、更优质的通信体验。

就像我在研究室里的那次突破一样,只要我们用心去探索,总能发现它的精彩之处!。

接收波束形成算法

接收波束形成算法

接收波束形成算法接收波束形成算法是一种用于无线通信系统的技术,旨在提高信号传输的效果和质量。

波束形成算法是通过改变天线的辐射特性,将信号聚焦在特定方向上,从而增强信号的强度和减小信号的干扰。

本文将介绍波束形成算法的原理、应用和未来发展方向。

我们来了解一下波束形成算法的原理。

波束形成算法主要依赖于天线阵列的技术,即将多个天线组合在一起,形成一个天线阵列。

通过控制每个天线元件的相位和振幅,可以实现波束的形成和指向。

波束形成算法的核心思想是根据接收到的信号的相位和幅度信息,通过合理的信号处理和优化算法,使得波束的主瓣指向所需接收信号的方向,并抑制其他方向的干扰信号。

这样可以提高信号的接收质量和系统的容量。

波束形成算法在无线通信系统中有着广泛的应用。

首先,它可以用于提高信号的传输距离和覆盖范围。

通过波束形成,可以将信号的能量聚焦在特定的方向上,从而在有限的功率和频谱资源下,实现更远距离的信号传输。

其次,波束形成算法还可以用于提高信号的抗干扰能力。

通过抑制干扰信号,可以提高系统的信噪比,减小误码率,从而提高系统的可靠性和稳定性。

此外,波束形成算法还可以用于多用户通信系统中的用户分集和空间复用。

通过将不同用户的波束指向不同的方向,可以实现不同用户之间的信号隔离和资源共享,提高系统的容量和效率。

随着无线通信技术的不断发展和进步,波束形成算法也在不断演化和改进。

未来,波束形成算法有望在以下几个方面得到进一步的发展。

首先,需要进一步提高波束形成算法的性能和效果。

目前的波束形成算法主要针对理想条件下的信号模型进行设计和优化,而实际的通信环境存在着复杂的多径衰落、频率选择性衰落和信道变化等问题,因此需要进一步研究和设计适应于实际场景的波束形成算法。

其次,需要进一步研究多天线阵列的波束形成算法。

目前的研究主要集中在单天线阵列上,而实际的无线通信系统往往采用多天线阵列来实现更高的容量和效率,因此需要研究多天线阵列的波束形成算法和优化策略。

【国家自然科学基金】_波束形成算法_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

【国家自然科学基金】_波束形成算法_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

科研热词 推荐指数 波束形成 11 自适应波束形成 4 稳健自适应波束形成 4 遗传算法 3 负对角加载 3 导向矢量失配 3 多用户分集 3 信干噪比 3 零陷加宽 2 阵列天线 2 超声成像 2 相位差 2 盲波束成形 2 盲多用户检测 2 特征子空间 2 波叠加 2 最差性能最优 2 最小方差无失真响应 2 最小二乘恒模算法 2 数字波束形成 2 声源识别 2 均匀圆阵 2 信号方向向量偏差 2 伪码估计 2 mvdr 2 mimo系统 2 麦克风阵列 1 鲁棒自适应波束形成算法 1 鲁棒自适应波束形成 1 高分辨 1 预编码 1 雷达 1 零陷 1 随机码本量化 1 阵列麦克风 1 阵列信号处理 1 钴结壳 1 通用信号模型 1 通信技术 1 近场定位 1 辐射噪声源 1 负加载 1 调度 1 语音增强 1 识别方法 1 认知无线电 1 计算复杂度 1 解耦最大似然 1 自适应阵列 1 自适应稳健波束形成 1 自校正 1 脉内扫描 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92
推荐指数 5 4 3 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

波束形成算法及其新进展ppt课件

波束形成算法及其新进展ppt课件

“雪亮工程"是以区(县)、乡(镇) 、村( 社区) 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
引言
波束形成是阵列信号处理、智能天线系统中一重要技术 使用阵列天线的优点:
-提高系统的容量 -提高系统的性能 -抑制干扰和噪声 -节省功率
2.2 Bartlett 波束形成算法
Bartlett 波束形成算法是使得波束形成的输出功率相对 于某个输入信号最大。
ar m g [E a { w H x x (n )xH (n )w }] w
wba
a() aH()a()
“雪亮工程"是以区(县)、乡(镇) 、村( 社区) 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
d 个独立信源,则 Rank [ R S ] d ,则有
E E S
EN

S
0
0
N
S diag 1 2 d
N diag d 1 d 2 m
E S e1 e2 ed
E N e d 1 e d 2 e m
1 2 d d 1 d 2 m
“雪亮工程"是以区(县)、乡(镇) 、村( 社区) 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
目录
§0.引言 §1.阵列天线的统计模型和DOA估计 §2.常用的波束形成算法 §3.自适应波束形成算法及其改进 §4.采样协方差求逆SMI算法改进 §5.其他波束形成算法 §6.总结

基于无人机中继的星地认知网络波束成形算法

基于无人机中继的星地认知网络波束成形算法

Beamforming algorithm for cognitive satellite and terrestrial network based on UAV relay 作者: 李艳丽[1];林志[2];王子宁[1];许拔[3];程铭[1];欧阳键[1]
作者机构: [1]南京邮电大学通信与信息工程学院,江苏南京210003;[2]国防科技大学电子对抗学院,安徽合肥230037;[3]国防科技大学六十三研究所,江苏南京210003
出版物刊名: 电信科学
页码: 27-37页
年卷期: 2021年 第8期
主题词: 星地认知网络;统计信道状态信息;波束成形;迫零
摘要:针对基于无人机中继的星地认知网络,提出了两种波束成形(beamforming,BF)算法,通过对各种干扰进行抑制,实现系统间的频谱共享.具体而言,在基于无人机中继的卫星网络作为次级网络、地面网络作为主网络的情况下,以无人机最大发射功率和主用户所受干扰为约束条件,建立次级用户信干噪比最大化准则的优化问题;接下来在已知次级用户统计信道状态信息的条件下,提出一种基于迭代的BF算法对优化问题进行求解;更进一步,为了降低迭代算法的实现复杂度,提出了一种基于迫零的BF算法.最后,计算机仿真验证了所提两种波束成形方案的正确性与有效性.。

波束形成算法原理

波束形成算法原理

波束形成算法(Beamforming),是一种用于改善通信、雷达、声音等传感系统的算法。

波束形成通过合成波束的相位和幅度,将信号聚焦到特定的方向上,从而增强信号的接收或发送效果。

波束形成算法原理的关键在于波束。

波束是由多个波源或接受器所发送或接收的同相位、同方向、相干的波的叠加形成的空间能量聚焦区域。

波束形成算法通过合成相位和幅度,使得波束能够在特定的方向上聚焦,从而增强信号的强度和质量。

波束形成算法可以分为线性波束形成和非线性波束形成两种主要类型。

线性波束形成通常基于阵列信号处理技术,其中,阵列中的每个传感器都贡献一个权重和相位延迟,用于控制信号的接收或发送方向。

最常见的线性波束形成算法是波达波束形成算法(Delay-and-Sum Beamforming)。

波达波束形成算法通过对每个传感器的接收或发送信号进行延迟补偿和加权,使得波束在特定方向上相干叠加,从而增强目标信号。

非线性波束形成算法主要包括最大似然估计(Maximum Likelihood)和最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)等算法。

最大似然估计算法通过最小化似然函数,寻找最可能的声源方向,从而实现波束聚焦。

最小方差无失真响应算法通过最小化输出误差的方差,优化权重和相位的选择,从而实现波束聚焦。

对于语音信号的波束形成,还可以利用混响对抗训练(Reverberation-Robust Training)来提高性能。

该方法通过在训练阶段引入模拟混响,使得波束形成算法能够更好地应对实际环境中的回声干扰。

波束形成算法在通信、雷达、声学等领域有着广泛的应用。

在通信系统中,波束形成可以提高信号的抗干扰能力和覆盖范围,从而增强通信质量。

在雷达系统中,波束形成可以提高目标检测和跟踪的准确性和灵敏度。

在声学领域,波束形成可以用于语音增强和声源定位,提高语音信号的质量和定位的准确性。

波束形成算法


H
2
H
Rn w
14
课件制作:曹丽娜 课件制作:曹丽娜 主讲:白文乐
§3.2.1 MSNR

期望信号分量功率与噪声分量功率之比最大
w H Rs w J (w) H w Rn w
MSNR准则
最优权向量
w H Rs w Rs w H Rn w w Rn w
Rn Rs w max w
6
§3.1 波束形成
波束形成器响应为
P( , ) e
m0
M 1
j m
w ( )
* m
阵元间距
P(, ) w H d (, )
1 e jT1 d ( , ) jTM 1 e
d = 2时
m
d m sin c
H表示共轭转置
* P( , ) e jm sin wm ( ) m0 M 1
阵列响应向量 或 指向向量
决定性因素
窄带波束形成器响应
西安电子科技大学 通信工程学院 North China University of Technology
FIR滤波器法
设计窄带波束形成器
§3.2.4 MLH

有用信号的最大似然估计
1 J x(t ) s(t ) s Rn x(t ) s(t ) s H
要使似然函数最大的s(t),即s(t)的最大似然估计
ˆ(t ) w H x(t ) s
1 1 ˆ(t ) s H Rn s (t ) J 2s H Rn x(t )+2s s =0
xm (t iTs ) e j (t ( m iTs ))
* y (t ) e jt e j (t ( m iTs )) wm ,i ( ) m 0 i 0 M 1 J 1

星地混合通信系统中的天地一体波束形成技术


卫星 大得 多 , 可整体 降低 系统造 价 和实现 难度 、 故 显著 提 高灵 活性 , 并使 得 系统 抗 上 行 干扰 和 防下 行 截 获 能
力大 为增 强 。 以反 向链 路 上行 波 束 形 成 为例 , 基波 地 束形 成 的系统 架 构如 图 2所 示 。
贵 信号空问 电
方 向的算 法 、 恒模 算法 ( MA) C 等不 需 先验 知 识 的盲 算 法 。通 过这 些算法 来 达到接 收期 望信 号并 抑制 上行 干
扰 的 目的 。

甩i形 成
— —





●-。● _●_ —

针 对基 于 码 分 多 址 ( D C MA) 制 的地 基 上 行 波 体
Ab t a t A e i i r s u son on s c - r sr c : pr lm na y dic s i pa e g oun nt gr t d b a f r i e hn o n hyb i a e lt- d i e a e e m o m ng t c olgy i rd s t lie
理、 磁频谱管理 。 电
力 的恶 意 干扰 , 也包 括 己方 的无 意 干扰 ;) 2 未授 权接 入 者对卫 星前 向链 路 下行信 号 的非法 窃 听和截获 。为 应
对这两 类威 胁 , 星地 混合 通 信 系统 有 必要 具 备 高效 的

航 天 电 子 对 抗
2 1 () 0 2 4
第 2 8卷 第 4期
航 天 电子对 抗

星地 混 合 通 信 系统 中 的天 地 一 体 波束 形 成 技 术

多波束形成方法

多波束形成技术研究摘要:讨论了跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)中关于多波束形成的算法,优选的有LMS自适应方式和相位调整自适应方式;并简单介绍了波束控制和波束形成的实现。

关键词:TDRSS;多波束形成;LMS自适应算法;相位调整自适应算法一、前言随着航天技术的发展,要求测控通信站能高覆盖地对飞船等多个目标进行测控通信。

要解决这个问题靠现有地面测控网和业务接收站已不能满足要求,需要建立天基测控通信系统,即跟踪与数据中继卫星系统(TDRSS)。

TDRSS把测控通信站搬移到天上同步定点轨道的中继星上,从上向下观测中低轨卫星、飞船、航天飞机等空间飞行器,从而提高了覆盖率。

为了减轻中继星的复杂性和负担,将中继卫星观测到的数据和信息传到地面,由地面中心站进行处理。

TDRSS中继星相控阵天线同时与多个用户航天器保持跟踪,地面站到航天器的正向通讯为时分多波束,反向通讯为码分和同时多波束。

为了减轻中继星的负担,中继星上只装有形成正向天线波束扫描所需的电调移相器,由地面终端计算并发出指令,调节星上移相器相位,让天线波束以时分方式扫描对准各用户航天器,在对准期间完成正向数传。

多个用户航天器送到中继星的反向数传信号在星上进行多波束形成会大大增加中继星的复杂性,反向信号经星上阵列天线接收和变换,各阵元收到的信号用频分多路方式相互隔离送往地面,由地面接收前端将频分多路还原成同频多路阵元输出,交由终端进行相控阵多波束形成处理。

所谓波束形成, 就是利用开环控制或闭环自适应跟踪方法,对不同反向到达的信号用不同的权系数矢量对各阵元输出进行幅度和相位加权, 使各阵元收到的同一用户信号在合成器中得以同相相加, 输出信号最大, 干扰和噪声最小。

当存在多个目标时, 地面终端利用码分多址方法和利用多个波束形成器并行地完成各目标的波束合成处理完成各用户的数传与测控。

二、多波束形成算法数据中继卫星系统在多址方式下,服务对象一般分布在较低的地球轨道上,当用户星离地面的轨道高度在3 000 km以下时,中继星各阵元波束宽度只要26°就可覆盖地球周围的所有用户星。

一种下行链路波束成形的方法、发射端及多小区协作系统[发明专利]

专利名称:一种下行链路波束成形的方法、发射端及多小区协作系统
专利类型:发明专利
发明人:黄永明,杜颖钢,杨绿溪,余辉
申请号:CN201110040784.7
申请日:20110218
公开号:CN102647728A
公开日:
20120822
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明实施例公开了一种下行链路波束成形的方法、发射端及多小区协作系统。

本发明实施例方法包括:第一发射端与多小区协作系统中其他发射端交换下行链路的本地信道信息,第一发射端为多小区协作系统中的任一发射端,下行链路的本地信道信息为发射端与多小区协作系统中各移动终端的下行链路信道信息;第一发射端通过两层的分层迭代算法确定最优加权信干噪比SINR,最优加权SINR为信道条件最差的移动终端所能获得的最大的加权SINR;第一发射端根据最优加权SINR确定下行链路的波束成形向量及发送功率。

本发明实施例还公开与方法相关的装置,能够在保证移动终端公平性的基础上,利用较小的信息交换量得到系统最优化的和速率性能。

申请人:华为技术有限公司,东南大学
地址:518129 广东省深圳市龙岗区坂田华为总部办公楼
国籍:CN
代理机构:深圳市深佳知识产权代理事务所(普通合伙)
更多信息请下载全文后查看。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
J i a n g s u Na n j i n g 2 1 0 0 0 7 : 3 3 1 1 0 6 a r r t l , , r o f P I A J i a n g s u N a n j i n g 2 1 0 0 0 0)
摘要: 针对卫 星网络和地 面网络频谱共享的星地融合 网 , 提出 了一种基 于上 下行链路对偶原 理的下行波
束形成( b e a m f o r mi n g , B F ) 算法 。在最大发射功率受 限的多天线基站 对卫 星主用 户( P r i m a r y U s e r , P U ) 的 干扰总
功率小于门限值的约束下, 为满 足多个地 面网络次用 户( S e c o n d a r y - - s e r ’ s u ) 的最小信干 噪 ̄ L ( s i g n a l - t o — i n t e r f -
v e r s i l y o t I I A. J i a n g s u N a n i i n g 2 1 0 0 0 7 : 2 N a n j i n g T P l P r l 1 n 1 I 1 1 u n 1 t 。 a l i o n s_ r 。 h n o l o g y Re s e a t ( h I 1 1 s “ l I I l r .
n s mi R e d po we r o f b a s e s t a t i o n i s l i mi t e d a n d c h a n n e l i n f o r ma t i o n i s a v ai l ab l e a t t h e t r a n s mi t t e r Ba s e d on t h e u p— l i n k — d own l i n k d u a l i t y a n d s u bg r a d i e n t a l g or i t h m. t h e op t i ma l BF v e c t o r a n d p o we r a l l o c a t i on v e c t o r a r e o b t a i n e d
t o g u a r a n t e e t h e mi n i mu m s i g n a l — l o — i n t e r f e r e n c e — p I u s — n o i s e r a t i o ( S I N R ) o f t h e s e c o n d a r y u s e r s ( S Us ) i s h i g h e r
电子 质 量 2 0 1 7 第1 2 期( 总第 3 6 9 期 )
星 地 融 合 认 知 网 中 下 行 波 束 形 成 算 法
Do wn l i n k Be a mf o r mi n g Al g o r i t hm f o r Co g ni t i v e Hy b r i d S a t e l l i t e -Te r r e s t r i a 1 Ne l wo r k
姜杨威 , , 许 拔 , 陶祥帅 ’ , 尹春岩 ’ , 李静 。 ( 1 . 陆军 r 程大学通信 ¨ 学院, 江 苏 南京 2 1 0 0 0 7 ; 2 . 南京电迅技术研究所, 江苏 南京 2 l 0 0 0 7 ; 3 . 3 1 1 0 6部 队, 江
苏南京 2 1 0 0 0 0 )
J i a n g Y a n g — we i ’ . Xu Ba Z , Ta o Xi a ng — s h u a i ’ , Yi Ch u n — y a n ’ , L i J i n g ( 1 . Ar my E n g i n t e r i n g Un i —
有效性 。
关键词 : 星地融合网 ; 波束形 成; 信干噪 比 中图分类号 : T N 9 2 7 * . 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 3 — 0 1 0 7 ( 2 0 1 7 ) 1 2 — 0 0 0 6 — 0 6
Ab s t r a c t : Ad o wn l i n k b e a mf o r mi n g ( B F ) a l g o r i t h mi s a d v a n c e di n a c o g n i t i v e h y b r i d s a t e l l i t e — — t e r r e s t r i a l n e t wo r k ( H— — S T N ) , wh e r e t h e i n t e r f e r e n c e l e a k a g e t o t h e p r i ma r y u s e r ( P U ) i s b e l o w a n a l l o wa b l e t h r e s h o l d T h e ma x l mu m t r a —
e r e l i c e - p l U S - n o i s e r a t i o , S I N R ) 高 于一定 门限值 的要求 , 基于上下行链路对偶原理和次梯度 方法 , 设 汁出一种
迭代算法求解} H 下行链路最优 的波束形成权欠量和功率分配矢量 。 最后 , 仿真结果验证了算 法的收敛性和
相关文档
最新文档