[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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，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。

背景技术

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。

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，一部分用于通信，一部分用于雷达系统。目前工作的重点也是在DFRC系统的线性预编码解决方案的发展。在前面的工作中，设计了用于DFRC系统的线性预编码器，目的是在对通信用户和传输功率保持一定的预定义服务质量(QoS)的约束下，优化雷达系统的性能。另一方面，这种双功能雷达通信系统有两个不同的目标需要优化，一个用于雷达，一个用于通信部分，通常提供不同的设计选项，为特定的场景量身定制。例如，一个应用程序可能需要目标检测性能的最小QoS。因此，在上述雷达部分的QoS的约束下，旨在使通信部分的性能尽可能达到最佳的设计更为合适。此外，物联网的概念涉及低功耗的系统，如传感器等。在后一种情况下，有一个DFRC系统更有意义，它的目标是使总发射功率最小化，同时保持理想的QoS在雷达和通信部分。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中关键任务双功能雷达通信对低设计复杂度、低功耗、高可靠性等迫切需求，提供一种双功能雷达通信方法、装置、计算机设备及存储介质。本发明通过结合预编码技术以及波束赋形技术达成低功耗、低设计复杂度的目标。本发明通过优化设计最优预编码矩阵及满足通信和雷达部分的服务质量约束来最小化传输总功率。考虑到双功能雷达通信中的低功耗、计算资源有限等特征，本发明通过利用秩一法将功率最小化问题简化成半定规划问题求解。最终，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。

本发明的第一个目的在于提供一种双功能雷达通信方法，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,