[发明专利]路侧单元通感一体化系统及混合波束成形方法

权利要求书

1.一种路侧单元通感一体化系统，用于车联网，其特征在于，包括：

数字波束成形器、射频链路、模拟波束形成器、发射天线阵列、接收天线阵列、匹配滤波器及感知信号处理器，

所述射频链路电性连接所述数字波束成形器及所述模拟波束形成器，

所述模拟波束形成器电性连接所述发射天线阵列,

所述发射天线阵列用于发射信号，

所述接收天线阵列用于接收响应所述发射信号的回波信号，

所述匹配滤波器接收并响应所述回波信号经匹配滤波器滤波后传输至所述感知信号处理器，

所述感知信号处理器基于接收的滤波后的信号经运算得到车辆信息，所述车辆信息包括车辆角度、时延参数或距离参数中的至少一种。

2.如权利要求1所述的路侧单元通感一体化系统，其特征在于，

所述数字波束成形器位于基带处。

3.如权利要求1所述的路侧单元通感一体化系统，其特征在于，

在所述发射天线阵列处形成发射的通感一体化信号，所述通感一体化信号经所述发射天线阵列向下行多用户及多车辆目标发送。

4.一种利用权利要求1-3中任一项所述的路侧单元通感一体化系统的混合波束成形方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：构建发射信号模型，并通过路侧单元通感一体化系统向下行多用户及多车辆目标发送；

步骤S2：构建毫米波通信信道模型，根据多用户中每个通信用户的接收信号模型推导通信用户的容量表达式；路侧单元通感一体化系统根据通信用户信道的强度分配加权因子，将所有通信用户的加权和速率作为通信性能指标；

步骤S3：感知信号处理器基于接收的车辆目标响应的回波信号并利用感知目标回波模型，经运算得到车辆角度、时延参数估计的CRB，将多车辆的角度估计CRB作为路侧单元通感一体化系统的感知性能指标，在满足其约束下设计数字波束形成器和模拟波束成形器；

步骤S4：基于所述的路侧单元通感一体化系统、通信性能指标和感知性能指标，对优化问题进行建模；所述的优化问题是：在多车辆角度估计的CRB、系统总功率预算和模拟波束成形器的单模约束下优化数字波束形成器和模拟波束成形器以最大化多用户加权和速率；

步骤S5：采用BCD算法求解所述优化问题。

5.如权利要求4所述的混合波束成形方法，其特征在于，

所述步骤S1中包括：通信符号通过数字波束成形器进行预编码处理，再依次经过射频链路的上变频处理及模拟波束成形器的相位调制处理后，在发射天线阵列处形成发射的通信感知一体化信号，通信感知一体化信号经发射天线阵列向下行多用户及多车辆目标发送。

6.如权利要求5所述的混合波束成形方法，其特征在于，

所述通信符号在数字波束成形器中进行幅度和相位预编码处理后，再通过射频链路对信号进行上变频到60GHz，由模拟波束形成器进行单模相位调制，在发射天线阵列处形成通感一体化的发射信号，该发射信号采用IEEE 802.11ad波形结构。

7.如权利要求4所述的混合波束成形方法，其特征在于，

根据多用户中每个通信用户的接收信号模型推导通信用户的容量表达式，利用感知目标回波模型推导感知角度的CRB。

8.如权利要求4所述的混合波束成形方法，其特征在于，

所述最大化多用户加权和速率，并利用预设的算法进行求解直至算法收敛包括：

在多车辆的角度估计CRB、系统总功率预算和模拟波束成形器的单模约束下优化数字波束形成器和模拟波束成形器，以最大化多用户加权和速率，

采用BCD算法进行求解。