高空无人平台通信系统及多天线无线传输方法与流程

技术特征：

1.一种多天线无线传输方法，应用于基于非理想信道状态信息的高空无人平台通信系统，其特征在于，多天线无线传输方法主要包括以下步骤：

步骤1、用户向高空无人平台发送上行导频信号，高空无人平台接收并对用户发来的上行导频信号进行信道估计，以获取用户的非理想信道状态信息值；

步骤2、根据步骤1中获取到的用户的非理想信道状态信息值，对用户进行分组；

步骤3、根据步骤2中分得的组，利用每个组的用户的非理想信道状态信息值，计算并发送预编码矩阵，进行信号传输。

2.根据权利要求1所述的多天线无线传输方法，其特征在于，步骤1中，假设高空无人平台有n根天线，用户集为q，其中q中共有k个单天线用户，高空无人平台利用用户发送的上行导频信号，对信道进行估计，并将用户等分成m个组，m＜k，每个组里有km个用户，所获取的非理想信道状态信息值表示为：

其中，表示高空无人平台与第k个用户之间的估计信道，k∈[1,2,…,k]；是信道中的视距成分，向量大小为n×1；tk是n×n的确定性非负定矩阵，表示第k个用户的空间相关性矩阵；xk和vk都表示n×1的复高斯随机向量，其元素都服从0均值、方差为的独立同分布，τk为信道估计参数，表示信道估计的准确度，τk∈(0,1)，∈表示属于；表示矩阵的平方根运算；用户集q的非理想信道状态信息值表示为

3.根据权利要求2所述的多天线无线传输方法，其特征在于：步骤2中，将用户按照相对于高空无人平台的天线的方位角和距离进行分组。

4.根据权利要求3所述的多天线无线传输方法，其特征在于：步骤2中，分组步骤具体包括：

s1、设置方位角和距离的阈值，分别用和δd表示；

s2、将用户按方位角进行分组，方位角之差小于的用户被分在同一组中；

s3、根据步骤s2中基于方位角分出的组，再根据用户间的距离进行分组，使得同一组中的用户间的距离小于δd。

5.根据权利要求1所述的多天线无线传输方法，其特征在于：步骤3中，所述预编码矩阵为：

其中，gm表示第m个组的预编码矩阵，矩阵大小为n×km；表示大小为n×km的矩阵，大小为n×n，其中矩阵大小为n×n，α为正则化参数；ζm表示满足高空无人平台发送功率约束的归一化参数，

6.根据权利要求5所述的多天线无线传输方法，其特征在于：所述预编码矩阵受发送功率的限制，满足其中，p表示下行发送功率，n表示高空无人平台的天线数，tr(·)表示矩阵的求迹运算，(·)^h表示矩阵的共轭转置运算。

7.根据权利要求5所述的多天线无线传输方法，其特征在于：所述正则化参数α由下式计算所得：

α＝argmaxrsum，

其中，表示高空无人平台通信系统和无线传输速率的等效确定性表达式，表示等效的第m个组中第k个用户的信干噪比。

8.根据权利要求7所述的多天线无线传输方法，其特征在于，具体表示为：

其中，a表示该用户的信号功率，b表示来自其他用户的干扰功率，c表示噪声功率。

9.一种高空无人平台通信系统，其特征在于，应用权利要求1-8中任一项所述的多天线无线传输方法。

10.根据权利要求9所述的高空无人平台通信系统，其特征在于：所述高空无人平台通信系统包括配备有多根天线的高空无人平台和多个单天线用户，所述高空无人平台作为发送端，用于根据非理想信道状态信息值计算出预编码矩阵，以进行信号的传输。

技术总结
本发明提供了一种高空无人平台通信系统及多天线无线传输方法，所述多天线无线传输方法主要包括以下步骤：用户向高空无人平台发送上行导频信号，高空无人平台接收并对用户发来的上行导频信号进行信道估计，以获取用户的非理想信道状态信息值；对用户进行分组；利用每个组的用户的非理想信道状态信息值，计算并发送预编码矩阵，进行信号传输。相较于现有技术，本发明适用于用户非均分布和空分自由度不足的实际场景，在不提高计算复杂度的基础上可以显著提高通信速率，对高空无人平台辅助多天线通信系统的发展具有重要的现实意义。

技术研发人员：张军;张晗
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2020.05.22
技术公布日：2020.09.01