[发明专利]双功能雷达通信方法、装置、计算机设备及存储介质

权利要求书

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

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

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