一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法，包括以下步骤：S1.给定包含个基站、个用户和1个中央控制器的感知通信一体化系统，确定系统的通信模型和感知模型，并基于基站是否存在时间同步确定系统的检测场景；S2.根据基站是否存在时间同步，确定给定位置目标的检测概率与信号反射功率之间的关系；S3.对于给定的目标检测区域，构建最大化目标区域检测概率优化问题，并转化为与信号检测功率相关的优化问题，进行求解后得到各基站的波束成形矢量最优解，作为的感知通信一体化系统的传输策略。本发明专利技术考虑了时间同步场景和时间异步场景，同时设计了发送端波束成形来最大化给定目标区域的检测概率，同时满足通信用户的通信需求。户的通信需求。户的通信需求。

【技术实现步骤摘要】
一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法


[0001]本专利技术涉及感知通信一体化系统，特别是涉及一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法。

技术介绍

[0002]感知通信一体化技术（ISAC）已被公认为是未来第六代（6G）无线网络支持新应用的赋能技术，例如自动驾驶、智慧城市和工业自动化。一方面，ISAC允许共享基站等蜂窝基础设施以及稀缺的频谱和功率资源，以实现通信和传感的双重作用，从而提高资源利用效率；另一方面，ISAC实现了集成系统内的联合传感和通信优化，有助于更好地管理它们的同信道干扰，从而提高系统性能。
[0003]传统意义上的单静态和双静态ISAC系统已经有较为广泛的研究结果，但这种ISAC系统的覆盖范围通常非常有限，当环境中有较多的障碍物体或当通信用户和传感目标相距很远时，由此产生的传感和通信性能可能严重下降。为解决上述问题，受到基站协作通信和分布式多输入多输出（MIMO）雷达感知的启发，网络ISAC引起了越来越多的研究兴趣。基站间的协作传输可以更好地管理小区间干扰，提高用户的通信数据率。此外，不同基站可以从不同角度协同感知本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.给定包含个基站、个用户和1个中央控制器的感知通信一体化系统，确定系统的通信模型和感知模型，并基于基站是否存在时间同步确定系统的检测场景；S2.根据基站是否存在时间同步，确定给定位置目标的检测概率与信号反射功率之间的关系；S3.对于给定的目标检测区域，构建最大化目标区域检测概率优化问题，并转化为与信号检测功率相关的优化问题，进行求解后得到各基站的波束成形矢量最优解，作为的感知通信一体化系统的传输策略。2.根据权利要求1所述的一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法，其特征在于：所述步骤S1包括：设感知通信一体化系统的包括个基站、个用户和1个中央控制器，每个基站的发送天线，接收天线，每个基站对应服务1个用户，定义集合为基站和用户集合；在感知通信一体化系统中，基站发送独立的信号给该基站服务的用户，与此同时，基站接收并且处理从目标处反射的信号，再传输至中央控制器进行联合检测，定义传输时间块内有个符号，即，为符号时长，定义为符号集合，为感知通信一体化系统的处理时长；在通信模型中，定义为基站发送的通信信号，表示时间，为第个基站的波束成形矢量，为第个基站的波束成形矢量，为第个基站到第个基站的信道矢量，上角标H表示共轭转置，则第个用户收到的信号为个用户收到的信号为，表示对基站发送的通信信号进行离散化采样得到的结果，，其中为噪声，表示用户在接收通信信号时收到的噪声功率，接收信干噪比为；在感知模型中，基站通过将通信信号进行复用作为检测信号，定义为各基站的坐标，为目标的坐标，和分别为发送和接收端的导向矢
量，为基站到目标的角度，为反射系数，其中为路径损耗，为雷达反射截面系数RCS，则第个基站发出信号经反射后被第个基站接收的目标响应矩阵为；基站接收到的反射信号为，其中代表噪声矢量，表示基站在接收反射信号时受到的噪声功率，为信号时延，假设信号波形的功率是归一化的，即，当大于给定阈值的时候，有和。3.根据权利要求2所述的一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述感知模型的检测场景包括如下任一种：第一场景：所有基站都基于时间同步，即所有基站同时利用直接链路和交叉链路的反射信号进行联合检测；所述直接链路的反射信号，是指由自身发出经目标反射后接收的反射信号，所述交叉链路的反射信号是指由其他基站发出经目标反射后接收的反射信号；每个基站在接收端利用所有基站的发送信号和时延对接收信号进行MF处理，得到：其中, 表示第i个基站发出的通信信号经过目标反射被第k个基站接收，再通过MF处理之后的可用检测信号，为经过滤波之后的噪声，在得到所有的之后，所有基站都将其处理过的信号共享至中央控制器，进行联合检测，此时的可用信号为所有组成的新向量，记为；MF是指匹配滤波；
第二场景：基站之间不存在时间同步，即每个基站只能利用直接链路收集反射信号，经过MF处理之后得到的可用信号为。4.根据权利要求3所述的一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，当基站时间同步时，即对于第一场景，确定给定位置目标的检测概率与信号反射功率之间关系的过程如下：首先根据二元假设检验定义两种假设，当目标存在时设为，当目标不存在时设为；设为目标存在时的反射有效信号，能够组成有效信号矢量和等效噪声矢量；其中是在有时间同步情况下，目标存在时的有效信号矢量；是滤波之后的等效噪声矢量；则基于二元假设的检测可用信号为：基于二元假设，使用似然比检验进行目标检测，各自对应的似然方程为：，；基于似然比的Neyman
‑
Pearson检测器由下式得出，其中为基于虚警概率的判决门限；其中，是给定的信号，此时检测器等效地简化成，为的判决门限，通过分析的分布情况来得出检测器的分布情况，具体步骤如下：
定义变量，则变量在假设和下的均值和方差由以下公式得到：下的均值和方差由以下公式得到：即的分布为：其中的物理意义是在有时间同步场景下，整个系统接收到的信号反射功率；根据，得出在两种假设下的分布为：；至此，得出的分布情况；根据的分布和判决门限得出检测概率和虚警概率的表达式，，，进而得出在给定虚警概率时，检测概率的表达式。5.根据权利要求4所述的一种感知通信一体化系统的传输策略设计方法，其特征在于：所述步骤S2中，当基站不存在时间同步时，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：程高远，许杰，崔曙光，
申请(专利权)人：香港中文大学深圳未来智联网络研究院，
类型：发明
国别省市：