双功能雷达通信方法、装置、计算机设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双功能雷达通信方法、装置、计算机设备及存储介质，步骤如下：多天线基站在下行链路上采用均匀线性天线阵列(ULA)将信号发送给多个单天线用户，同时，在接收端采用专用ULA接收雷达信号；基站端收集信道状态信息的统计知识，通过满足通信和雷达部分的服务质量约束来构建传输总功率最小化问题；给定预编码矩阵标准正交化约束，以最大化雷达输出信噪比来获得最佳雷达接收波束赋形矩阵；给定接收波束赋形矩阵，利用秩一法将功率最小化问题简化成半定规划问题，并通过内点法求解最优预编码矩阵；通过功率控制进一步修正最优预编码矩阵以满足通信和雷达感知需求。本通信方法有效降低雷达通信系统的设计复杂度并保证功耗需求。耗需求。耗需求。

【技术实现步骤摘要】
双功能雷达通信方法、装置、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及无线通信
，具体涉及一种双功能雷达通信方法、装置、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]第五代(5G)及以双功能雷达通信对低设计复杂度，低功耗，高可靠性等需求迫切。第五代(5G)及以后的无线技术必须满足对高质量无线通信服务呈指数增长的需求，无线通信系统可以从额外的频谱资源中获益，以满足这些需求。在各种方案中，联合通信
‑
雷达频谱共享问题近年来引起了广泛的关注。
[0003]DFRC系统的目标是设计能够联合处理雷达和通信系统的操作系统。这种设计可以通过单一的硬件设置应用于实时的关节传感/通信操作，它需要更少的硬件复杂性、实现成本和通信开销。DFRC系统通过设计发射波形来实现，使雷达和通信相关的性能指标都受到空间/时间约束的优化。采用这种方法，可以有效地利用DFRC系统的空间自由度，即多发射天线。对于这样的多输入多输出(MIMO)系统，所设计的发射波形能够实现对目标用户的高信息传输速率和雷达系统的可靠运行。将线性预编码矩阵分解为两部分，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双功能雷达通信方法，其特征在于，所述双功能雷达通信方法的实现步骤如下：S1、在双功能雷达通信系统中，多天线基站在下行链路上采用均匀线性天线阵列，将信号发送给多个单天线用户终端，同时，接收端采用接收均匀线性天线阵列传输雷达探测波形并同时检测点状目标，其中，双功能雷达通信以下简称DFRC，接收均匀线性天线阵列以下简称ULA，基站以下简称BS，用户终端以下简称UT；S2、基站端收集信道状态信息的统计知识，通过满足通信和雷达部分的服务质量约束来构建传输总功率最小化问题，即s.t.ξ
m
(W)≥η
m
,1≤m≤M,γ(W,c)≥η,其中W是T
×
M复数线性预编码矩阵，c是线性R
×
1接收波束赋形矢量，和分别是与通信和雷达服务质量相关的阈值，表示正实数，T表示发送ULA的元素个数，R表示接收ULA的元素个数，M表示用户终端的总数，||
·
||
F
表示Frobenius矩阵范数，ξ
m
(W)表示第m个UT的接收信干噪比，表达式为其中信干噪比以下简称SINR，(
·
)
H
表示向量/矩阵的自共轭矩阵，w
m
和w
k
是矩阵W的第m列和第k列，和分别代表w
m
和w
k
的自共轭矩阵，h
m
表示矩阵H的第m列，代表h
m
的自共轭矩阵，表示矢量z的噪声方差，z是M
×
1的加性高斯白噪声矢量，且γ(W,c)表示雷达波束赋形的输出SINR，表达式为其中和分别代表了目标和第k个干扰源的复振幅，c
H
是矢量c的自共轭矩阵，W
H
是矩阵W的自共轭矩阵，表示矢量u的噪声方差，u代表圆形对称复高斯白噪声矢量，θ0和θ
k
分别代表目标和第k个干扰源所在方位的角度，A(θ0)和A(θ
k
)分别代表目标和第k个干扰源所在方位角度的正定矩阵，A
H
(θ0)和A
H
(θ
k
)分别代表A(θ0)和A(θ
k
)的自共轭矩阵，且a
r
(θ)是从位于角度θ的源到雷达接收元件的传播延迟的R
×
1矢量，(
·
)
T
表示向量/矩阵的转置，表达式为表示向量/矩阵的转置，表达式为是a
t
(θ)的转置，a
t
(θ)表示T
×
1发射导向矢量，表达式为S3、给定预编码矩阵的最优值W
*
，通过最大化雷达输出SINR来优化雷达接收波束赋形矩阵c
*
，优化问题如下：
S4、将最佳雷达波束赋形矩阵c
*
代入中，采用秩一法将功率最小化问题简化为半定规划SDP问题如下为半定规划SDP问题如下为半定规划SDP问题如下X
m
≥0,其中X
m
的秩为1，tr(
·
)表示矩阵的迹，w
j
是矩阵W的第j列，是w
j
的自共轭矩阵，且(c
*
)
H
是c
*
的自共轭矩阵，和分别表示目标和第k个修正后的最佳雷达波束赋形矩阵，和分别是和的自共轭矩阵，将优化问题通过内点法求解，此外，若秩一不成立，则通过高斯随机化找到问题的近似解，为每个预编码向量w
m
生成的L个候选向量，即，其中U
m
和分别是由特征向量组成的矩阵和对角矩阵，代表方差为单位阵I
T
的复高斯矩阵，矩阵U
m
和Σ
m
由特征值计算分解最优矩阵即生成候选向量使得生成候选向量使得表示期望算子；S5、通过功率控制进一步修正最优预编码矩阵以满足通信和雷达感知需求，优化问题构建成构建成构建成p
m
≥0,其中，为预编码矩阵的欧式范数的平方值,和分别代表被第m个信道矩阵修正后的第m个预编码向量参量和被第m个信道矩阵修正后的第j个预编码向量参量，和分别w
m
和w
j
的自共轭矩阵，w
m
和w
j
分别表示为第m个候选向量
和第j个候选向量，γ
m,m
和γ
k,m
分别代表被第m个干扰源干扰的在第m个UT处接收到的输出SINR和被第k个干扰源干扰的在第m个UT处接收到的输出SINR，分别为第m个和第j个预编码向量的缩放参数，表示实数,问题为具有m个非负变量和M+1个线性不等式约束的线性规划，通过内点法求解问题2.根据权利要求1所述的双功能雷达通信方法，其特征在于，所述步骤S2中通过控制变量法构建另两种优化问题如下：若在总发射功率约束下对信干噪比进行鲁棒性设计，同时保证雷达服务质量，优化问题构建成：s.t.γ(W,c)≥η,其中P
max
是DFRC系统支持的最大发射功率，常数权重为1/η
m
，说明UT之间的不同服务等级；若最大化雷达信干噪比性能，同时保证总发射功率受限以及通信服务质量，优化问题构建成：3.根据权利要求1所述的一种双功能雷达通信方法，其特征在于，所述步骤S3中雷达接收波束赋形矩阵优化时，为获得最佳雷达接收波束赋形...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞奥佐罗斯特斯菲斯，克里斯托斯齐诺斯，宋子阳，施政，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：