[发明专利]临空阵列通信非正交多址接入下行传输方法

摘要

本发明公开了临空阵列通信非正交多址接入下行传输方法，属于临空通信技术领域。首先构建通信场景，地面基站对临空基站发送的信号进行叠加发射，叠加信号形成混合信号；地面基站和每个临空基站之间进行毫米波定向通信，得到与各临空基站的信道响应向量；选择临空基站最强路径上的信道响应向量作为有效信道响应向量；利用波束赋形向量w对有效信道增益做出相应排序，针对空基1解码发射信号s₂并消除再解码发射信号s₁，空基2解码发射信号s₂得到各空基的可达率，当可达率之和达到最大化时设计联合功率分配及波束赋形需满足的约束条件。对约束条件求解，得到各临空基站相应的功率分配和地面基站的波束赋形方案。本发明有效提高频谱效率，计算复杂度较低。

主权项

1.临空阵列通信非正交多址接入下行传输方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、针对下行临空非正交多址接入通信系统，构建地面基站和临空基站之间的通信场景；通信场景包括：1.地面基站对多个临空基站的下行传输；2.临空基站对多个地面用户的下行传输；3.地面基站服务多个低空无人机的下行传输；步骤二、针对第一种场景模型，地面基站将对所有临空基站发送的功率归一化信号进行叠加发射；叠加信号表达式为：si表示地面基站给临空基站i发送的发射信号，pi为对临空基站i的发射信号功率；i＝1,2；步骤三、叠加信号s经过地面基站和临空基站之间的信道响应以及天线噪声后形成混合信号，并被两个临空基站各自接收；临空基站1接收的混合信号为：临空基站2接收的混合信号为：其中h_i是地面基站和空基i的信道响应向量，w表示恒模约束下的波束赋形向量，其恒模约束为各分量模长相等N为地面基站天线个数，n_i表示空基i天线上的高斯白噪声，其平均功率记为σ²；步骤四、地面基站采用半波间距的均匀线性阵列天线，和每个临空基站之间进行毫米波定向通信，得到与各临空基站的信道响应向量；地面基站和临空基站i的信道响应向量hi公式为：其中λi,l表示空基i的第l条径的复系数，Li表示临空基站i的多径分量总个数，Ωi,l表示空基i的第l条径在地面基站发射角的余弦值，a(·)表示指向向量的函数，其表达式为：a(N,Ω)＝[ejπ0Ω,ejπ1Ω,ejπ2Ω,…,ejπ(N‑1)Ω]a(N,Ω)取决于阵列天线的几何结构；步骤五、针对临空基站i的各路径，选择最强路径上的信道响应向量作为地面基站与临空基站i的有效信道响应向量hi；hi＝λia(N,Ωi)其中λi表示空基i的最强路径的复系数，即|λi|≥|λi,l|；步骤六、利用恒模约束下的波束赋形向量w，对各临空基站的有效信道增益做出相应排序，得到各空基信号的解码优先级顺序；有效信道增益取决于信道增益和阵列增益，有效信道增益越低，解码优先级越高；针对有效信道增益空基2的信号解码时的优先级高于空基1的信号解码优先级；针对有效信道增益空基1的信号解码时的优先级高于空基2的信号解码优先级；步骤七、针对有效信道增益排序为空基1将发射信号s₂优先解码并在叠加的信号中消除掉，再解码发射信号s₁，空基2直接解码发射信号s₂，得到各空基的可达率；采用香农公式分别计算两个空基的可达率，如下：空基1的可达率R₁为：空基2的可达率R₂为：步骤八、当所有临空基站的可达率之和达到最大化时，设计联合功率分配及波束赋形需满足的约束条件；可达率之和达到最大化也就是目标函数，如下：需满足的约束条件如下：p1+p2＝P其中ri表示临空基站i的最低可达率约束；P为临空基站的发射信号的最大功率；步骤九、对需满足的约束条件求解，得到各临空基站相应的功率分配和地面基站的波束赋形方案，取得良好的性能。