[发明专利]一种大规模MIMO通感共存系统中通信波束和雷达波形的设计方法

权利要求书

1.一种大规模MIMO通感共存系统中通信波束和雷达波形的设计方法，其特征在于：

首先建立一种大规模MIMO通感共存系统，该系统是一个基于统计CSI辅助的MIMO雷达通信共存系统，包括工作在相同频段上的一个MIMO通信子系统和一个MIMO雷达子系统；MIMO通信子系统包括一个配备N根天线的通信基站和一个配备n根天线的多天线用户；MIMO雷达子系统包括一个配备M根天线雷达基站；

所述的通信波束和雷达波形的设计方法，包括以下步骤：

步骤1.将雷达波形R_s、通信波束Q的值均初始化为单位阵，将等效信道参数t和的值均初始化为1，将参数L设置为50；

步骤2.采用统计CSI设计MIMO通信基站的通信波束Q；

步骤3.利用统计CSI设计MIMO雷达波形R_s，包括：设计MIMO雷达波形的非秩一解R′_s，再使用高斯随机化方法从R′_s中恢复出MIMO雷达波形R_s；

步骤4.判断等效信道参数t是否收敛，如果收敛，则获得最优的通信波束Q和雷达波形R_s；如果不收敛，则跳到步骤2，重新设计通信波束Q和雷达波形R_s；

所述步骤2中的设计MIMO通信基站的通信波束Q，其表达式为：

其中，V_A、Σ_A分别是对矩阵A进行特征值分解得到的特征向量矩阵与特征值矩阵，μ是令Q满足基站发送功率限制的归一化参数，I_N为N×N的单位矩阵，(·)⁺表示取括号中数据与0相比的最大值；

在步骤3中，所述的设计MIMO雷达波形的非秩一解R′_s包括：

基于通信波束Q，设计出MIMO雷达波形的非秩一解R′_s：

其中，V_K、Σ_K分别是对矩阵进行特征值分解得到的特征向量矩阵与特征值矩阵，辅助变量K的定义如下：

其中，R_s0是给定的理想雷达波形，为优化前的R′_s，λ、ν均为构建的辅助变量；

所述的使用高斯随机化方法从R′_s中恢复出MIMO雷达波形R_s，其表达式为：

其中，

U_R和Σ_R分别是对矩阵R′_s进行特征值分解得到的特征向量矩阵与特征值矩阵，B₁＝R_s0，B₂＝I_M，v_l是服从均值为零，方差为单位阵的高斯分布。

2.根据权利要求1所述的一种大规模MIMO通感共存系统中通信波束和雷达波形的设计方法，其特征在于，所述的矩阵A以及等效信道参数t和具体表达式为：

其中，表示多天线用户接收到的干扰加噪声的协方差矩阵，I_n表示n×n的单位矩阵，是多天线用户接收到的高斯白噪声的方差；均表示等效统计CSI矩阵，tr(·)表示对矩阵求迹，(·)^-1表示矩阵的逆运算。