【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信领域，涉及智能反射面(reconfigurable intelligentsurface，ris)辅助的非正交多址(non-orthogonal multipleaccess，noma)双功能雷达通信系统(dual-function radar-communication system，dfrc)联合波束赋形与功率分配算法，具体涉及一种非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法。
技术介绍
1、面对无线网络频谱紧张的问题，未来的通信系统将要探索与其他电子设备在同一频段下共存的可行性。传统中雷达和通信作为两个独立系统而运作，其中雷达用于目标探测和跟踪，通信则用于信息传输。然而，随无线通信频谱向毫米波、太赫兹等更高频段的拓展，与传统雷达占用的频段将产生较多的重叠；同时，通信系统与雷达系统在硬件结构方面存在很大相似性，因而为通感一体化(integrated sensing and communication,isac)联合设计提供了可能。isac作为未来超5g(beyound 5g,b5g)和6g无线网络的潜在关键技术之一，其利用公共波形、公共频谱以及共享硬件设备等资源实现通信与感知协同处理，将进一步提高能源效率和频谱效率。
2、在isac技术中，相比雷达通信共存(radar and communication coexistence,rcc)系统，双功能雷达通信(dual-function radar-communication system，dfrc)系统基于同一平台可完成雷达和通信功能，在
3、同时利用大量低成本无源反射器件设计的智能反射面(reconfigurableintelligent surface，ris)可通过编程灵活地对入射信号的幅度和相位等进行调整，以获取人工可控的电磁传播环境。更为重要的是，ris可为所需目标引入额外的优化自由度和虚拟视距(line-of-sight,los)链路，因此，通过部署ris有望大幅度提高无线通信的性能。然而在以往的通感一体化技术研究中，往往只注重于雷达探测性能或者通信服务质量，而没有考虑权衡两者性能，最近少数研究开始将noma技术引入ris辅助的dfrc系统中，即形成ris辅助的noma-dfrc系统，希望借助noma技术使drfc系统通过功率域复用，为更多用户提供服务以缓解系统过载问题，然而该方案更倾向于雷达感知方面性能提升，因此通信感知一体化的通信性能并不令人满意。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，该方法包括以下步骤：
4、步骤一：部署具有m个反射单元的ris辅助的noma-dfrc系统，协助双功能基站实现与2k个单天线用户的通信以及n个雷达目标的探测，其中通信用户被分为k个簇，每个簇内包含一个中心用户和一个边缘用户；
5、步骤二：在基站侧设计求解有源波束成形矢量wk、ris的相移矩阵φ以及用户的功率分配系数αk的优化问题，其中下标k表示noma簇的序号；
6、步骤三：初始化有源波束成形矢量wk、ris的相移矩阵φ以及用户的功率分配系数αk，设置最大迭代次数imax，其中下标max表示最大值，收敛精度ε；
7、步骤四：固定ris的相移矩阵φ和用户功率分配系数αk，求解有源波束成形矢量wk；
8、步骤五：固定有源波束成形矢量wk和用户功率分配系数αk，求解ris相移矩阵φ；
9、步骤六：固定有源波束成形矢量wk和ris相移矩阵φ，求解用户功率分配系数αk；
10、步骤七：交替迭代优化有源波束成形矢量wk、ris的相移矩阵φ以及用户功率分配系数αk，直到目标值误差小于阈值或者达到最大迭代次数。
11、可选的，所述步骤一中，系统模型如下：
12、考虑ris辅助的noma-dfrc系统的下行链路，基站配备qt根天线，共有2k个单天线通信用户以及n个雷达目标，ris配备了m个反射元件，借助noma技术，将2k个用户分成k个noma用户簇，每个簇包括两个用户，对于第k个noma簇，包含一个中心用户uk,c和一个边缘用户uk,e；令由所有noma簇构成的集合由n个雷达探测目标构成集合
13、基站的发送信号为：
14、
15、其中表示第一项至第k项和；表示第k个noma簇中的有源波束成形矢量；sk,c，sk,e分别表示发送给第k个noma簇内中心用户和边缘用户的信号；下标k,c、k,e表示第k个簇的中心用户和边缘用户；αk为第k个noma簇内中心用户的功率分配系数；
16、第k个簇的中心用户的接收信号为：
17、
18、其中分别表示基站与ris，ris与第k个簇的中心用户，基站与第k个簇的中心用户的等效基带信道，∈表示属于；上标h表示共轭转置；φ＝diag(φ)表示ris反射系数矩阵，这里其中βm∈[0,1]和分别表示每个无源反射单元的幅度和相位，diag(·)表示一个对角矩阵，每个对角线元素是相应的元素·，j表示虚数单位，上标t表示矩阵的转置；为uk,c处均值为0，方差为的加性高斯白噪声，～表示分布为；
19、第k个簇的边缘用户的接收信号为
20、
21、其中分别表示ris与第k个簇的边缘用户，基站与第k个簇的边缘用户的等效基带信道；为uk,e处均值为0，方差为的加性高斯白噪声，为便于分析，对于任意假设
22、可选的，所述步骤二中，联合设计波束成形方法原理如下：
23、要实现雷达目标探测，则要求雷达探测信号的协方差必须满足目标探测要求；根据基站的发送信号，在目标方向θn上感知信号的波束图，即有效感知功率为：
24、p(θn)＝ah(θn)ra(θn)
25、其中，θn代表第n个探测目标的角度；下标n表示目标的序号数；为发射导向矢量，λ和d分别为波长和天线间距，设d＝λ/2；r代表发射信号的协方差矩阵，定义为e{·}表示统计期望；
26、为实现自适应目标定位，感知信号在任意两个目标方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：所述步骤一中，系统模型如下：
3.根据权利要求2所述的非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：所述步骤二中，联合设计波束成形方法原理如下：
4.根据权利要求3所述的非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：所述有源波束成形矢量wk的求解为：
5.根据权利要求4所述的非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：所述RIS对角矩阵Φ的求解为：
6.根据权利要求5所述的非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：所述功率分配系数αk的求解为：
【技术特征摘要】
1.非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：所述步骤一中，系统模型如下：
3.根据权利要求2所述的非正交多址-双功能雷达联合波束赋形与功率分配方法，其特征在于：所述步骤二中，联合设计波束成形方法原理如下：
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