【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，属于通信感知一体化中的信道语义获取。
技术介绍
0、技术背景
1、在未来的第六代(sixth-generation，6g)移动通信网络中，预计将广泛支持智能应用和服务，需要采用一系列创新性技术。其中，时间敏感网络(time-sensitivenetworking，tsn)被视为关键技术之一，用于实现网络容量的提升、传输速率的增加和通信延迟的降低，以满足实时通信需求。此外，通信感知一体化(integrated communicationand sensing，isac)技术允许通信和感知相互协同工作，从而更好地利用网络资源，因而被广泛视为满足6g网络需求的有望和富有潜力的技术之一。同时，人工智能(artificialintelligence，ai)的崛起，为实现感知与通信之间的紧密结合提供了新机会。
2、目前，在网络通信通感一体化
，现有的波形设计和信号处理方案仍然存在一些局限性和不足。首先，在波形设计方面，多普勒域和延时域的表现得到了广泛关注。然而，在多天线通感一体化中相关性最强、对性能至关重要的角度域却常常被忽视。此外，尽管有一部分工作考虑到了波形设计中感知和通信性能的权衡，但帧结构的设计却仍缺乏灵活性，也未能实现通信与感知之间的协同作用。
3、其次，在信号处理方面，现有技术虽然能够实现通信辅助感知或感知辅助通信，但尚未通过联合处理这两种模态来实现协同增益。此外，现有研究主要集中在无反馈的时分双工(time divi
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了满足下一代网络通信所需的低延迟、高速传输、高准确率等需求，创造性地提出一种时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法。
2、本专利技术的基本思想是：在tsn通信感知一体化场景下，设计一种两阶段的帧结构，基于ai辅助设计了一个通信感知一体化信道语义提取与重构网络。在原有的蜂窝基站基础上仅增加一根感知天线，具有低能耗、节省硬件成本的优势。在协同增益的支持下，只需要有限的导频和反馈信号开销，降低了tsn的通信延时。
3、具体地，在第一阶段，基站发送基础型导频xb，用于初步提取感知信道的语义信息，并利用这些信息设计增强型导频xe。由于通信信道和感知信道之间存在部分的相似性，因此，这种增强型导频能够提高两种模态下语义信息提取的效率。
4、在第二阶段，基站发送增强型导频xb用于通信和感知信道语义的提取。基站端用于感知的单天线可以被视为一个虚拟用户设备，其能够与基站共享接收到的增强型回波se。用户设备利用从这两个阶段收集的观测y来提取通信信道的语义信息，并将其反馈给基站。
5、在基站端，利用前两阶段得到的导频x(包括基础型导频xb和增强型导频xe)、回波s(包括基础型回波sb和增强型回波se)和用户设备反馈信号q进行协同处理，完成通信和感知信道语义重构。
6、为了实现这一协同作用，本专利技术专门设计了一个通感一体化信道语义提取与重构网络。该网络包括通信信道语义提取与重构网络、感知信道语义提取与重构网络和共享模块，通过端到端训练来实现全局优化。同时，本专利技术通过在两个阶段中分配导频符号，以及调整损失函数的权重，来灵活地适应通信信道语义和感知信道语义之间的共享程度和isac性能之间的平衡关系。
7、本专利技术的创新点包括：一方面，引入了瞬时信道的先验信息来进一步优化波形设计，增强通信和感知信道语义的提取；另一方面，利用通信与感知信道语义之间的相关性联合处理这两种模态，实现通信与感知功能的深度融合。
8、有益效果
9、本专利技术引入ai辅助的通信感知一体化方案到tsn网络中，通过信道语义提取与重构实现低延迟高、可靠性的的通信与感知性能，能够实现通信和感知协同增益，有效提高感知的准确度和降低通信估计与反馈阶段延时。
10、1.本专利技术在原有蜂窝基站基础上仅增加一根感知天线用于接收感知信号，在获得通感协同增益的基础上，大大降低了硬件成本和能耗。
11、2.本专利技术利用通信信道和感知信道之间主径能量分布的部分相似性，设计增强型导频xe，提高了通信和感知两种模态的语义提取效率。
12、3.本专利技术将基站端用于感知的单天线视为一个虚拟用户设备，和实际用户设备形成一个分布式雷达系统。在这个分布式感知系统中，反馈和回波可以联合处理，从而实现感知和通信的协同增益。
13、4.本专利技术设计了一种知识启发的数据驱动方案，消除了模拟和数字预编码中的模糊性问题。
14、5.本专利技术利用不同子载波之间共享相同的信道子空间的特点，在导频符号数小于目标数且信噪比较低的情况下，也能实现准确的感知信道语义重构，为tsn提供高可靠性保证。
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1.时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，其特征在于，阶段2在频分双工系统中，无需考虑上行反馈和回波之间的碰撞；在时分双工系统中，反馈和回波之间需要一个保护间隔。
3.如权利要求1所述的时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，其特征在于，步骤2中，在基站端，利用前两阶段得到的导频X、回波S和用户设备反馈信号Q进行协同处理，完成通信和感知信道语义重构；感知信道语义重构利用信道子空间的旋转不变性，采用余弦相似度作为损失函数；其中，回波S包括基础型回波SB和增强型回波SE。
4.如权利要求1所述的时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，其特征在于，步骤2中，利用语义解码器进行通信信道语义重构，采用知识启发的数据驱动方案，用于消除模拟和数字预编码中的模糊性问题；
5.如权利要求1所述的时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，其特征在于，构建一个通感一体化信道语义提取与重构网络，包括通信信道语
...【技术特征摘要】
1.时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，其特征在于，阶段2在频分双工系统中，无需考虑上行反馈和回波之间的碰撞；在时分双工系统中，反馈和回波之间需要一个保护间隔。
3.如权利要求1所述的时间敏感网络中基于通感一体化的信道语义智能获取方法，其特征在于，步骤2中，在基站端，利用前两阶段得到的导频x、回波s和用户设备反馈信号q进行协同处理，完成通信和感知信道语义重构；感知信道语义重构利用信...
【专利技术属性】
技术研发人员：高镇，张翼飞，王瑞琪，乔力，郑德智，毛天奇，房亮，谈树峰，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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