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[发明专利]带有混合精度ADCs的大规模MIMO接收机DOA估计方法及系统-CN202310648991.3在审
发明人：束锋;史柏华;张壹桥;李丹琦;邹骏;林艳;贾林琼 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2023-06-02 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种带有混合精度ADCs的大规模MIMO接收机DOA估计方法及系统。该方法先运用加性量化噪声模型将非线性的低精度模数转换器的信号处理过程转化为一个线性过程，以建立运用混合精度模数转换器的波达方向估计模型；然后基于以上模型，分析了基于信号子空间的算法，将传统天线结构下的子空间算法应用于混合精度模数转换器结构，最后推导了克拉美罗下界来量化性能损失以及能量效率。所述系统包括系统模型建立模块、DOA估计模块、模型性能损失及能量效率确定模块。本发明推导了基于CRLB的性能损失因子和能量效率因子，并分析了如何选取低精度ADCs的数量和量化比特数，以获得更好的性能和能量效率的平衡。
带有混合精度 adcs 大规模 mimo 接收机 doa 估计方法系统

[发明专利]一种基于几何中心交叉定位的三维到达角定位方法及系统-CN202310648974.X在审
发明人：束锋;史柏华;李丹琦;张壹桥;邹骏;林艳;贾林琼 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2023-06-02 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： H04W4/029 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于几何中心交叉定位的三维到达角定位方法及系统。该方法首先建立基于几何中心交叉的三维到达角定位系统模型，将方位角和俯仰角写为与目标距离相关的非线性函数；其次建立基于内切球中心的三维到达角定位规则，在每个测量节点上，基于两个角度拓展出两个平面，并计算空间中任意一点到这些平面的距离；最后依据三维空间四面体的内切球的定义，求得这些几何平面围成的几何体的内切球心，作为估计出的目标位置，同时根据同时求出的内切球的半径，求出当前角度测量的噪声方差。所述系统包括系统模型构建模块、平面拓展模块、目标位置估计模块。本发明以极低的复杂度达到较高的性能，适用于三维AOA定位场景，应用场景广泛。
一种基于几何中心交叉定位三维到达方法系统

[发明专利]方向调制中基于MMSE的低复杂度接收波束成形优化方法-CN202210588191.2在审
发明人：束锋;何杭佳;滕殷;邹骏;王阳;杨莉莉;包金鸣;石伟萍;程鑫;史柏华 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-05-27 - 公布日： 2022-10-14 - 主分类号： H04K1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种方向调制中基于MMSE的低复杂度接收波束成形优化方法，该方法为：根据信道状态信息，计算合法用户接收信号中来自基站的人为噪声，来自非法用户的干扰噪声和信道的加性噪声所对应的协方差矩阵；根据MMSE准则建立关于接收波束成形向量的目标优化问题；通过求偏导的方法求解最优接收波束成形向量；利用Sherman‑Morrison公式对最优接收波束成形向量表达式中的逆矩阵进行计算，降低算法的复杂度。本发明削弱了方向调制系统中全双工非法用户对合法用户接收信号所产生的影响，使具有全双工非法用户的方向调制系统具有更高的安全速率和更低的误码率，并且降低了算法复杂度，适用于合法用户具有大规模天线的场景。
方向调制基于 mmse 复杂度接收波束成形优化方法

[发明专利]基于梯度下降法的干扰协方差矩阵估计方法-CN202210586533.7在审
发明人：束锋;何杭佳;邹骏;杨莉莉;石伟萍;王阳;包金鸣;史柏华;程鑫 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-05-27 - 公布日： 2022-09-09 - 主分类号： H04K1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于梯度下降法的干扰协方差矩阵估计方法，包括以下步骤：建立最小化样本干扰协方差矩阵与接收机噪声方差矩阵之差和干扰协方差矩阵欧式距离的目标优化问题，且干扰协方差矩阵受参数结构约束；对干扰协方差矩阵中的未知参数和已知参数进行分离，利用视距信道矩阵秩为一的性质对参数进行重构得到四个新的向量变量，并根据这些变量建立新的目标优化问题；应用梯度下降法求解四个向量变量并计算对应的干扰协方差矩阵，所得矩阵即为所估计的干扰协方差矩阵。本发明具有更高的估计精度，且适用于小样本的场景。此外，本发明估计的干扰协方差矩阵可以适应IRS相位的变化，在IRS相位变化后，可以直接计算得到新的干扰协方差矩阵。
基于梯度下降干扰协方差矩阵估计方法

[发明专利]大规模MIMO测向中基于幂迭代算法的DOA估计方法-CN202210501397.7在审
发明人：束锋;揭琦娟;黄梦醒;冯思玲;毋媛媛;占习超;丁耀晖;史柏华;李逸凡;张鹏;孙钟文;董榕恩;王雪辉 -专利权人：海南大学
申请日： 2022-05-10 - 公布日： 2022-08-30 - 主分类号： G01S3/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种大规模MIMO测向中基于幂迭代算法的DOA估计方法，该方法如下：定义远场发射器发射信号模型，并求出相应的接收信号y(t)；初始化相关参数，计算接收信号的协方差矩阵Ry，利用幂迭代方法求出主特征值λ1及主特征值所对应的主特征向量v1；利用所求出来的主特征向量v1作为信号子空间，并相应地求出噪声子空间，用求根多信号分类Root‑MUSIC算法和基于旋转不变技术的信号参数估计ESPRIT算法进行DOA估计。本发明基于幂迭代算法的估计方法，以幂迭代代替矩阵的特征值分解，且进一步分析了不同初始向量及相对误差的选择可减少不必要的迭代次数，在有效降低复杂度的同时达到了较高的测向准确度。
大规模 mimo 测向基于幂迭代算法 doa 估计方法

[发明专利]空间调制中基于联合对角化的干扰协方差矩阵估计方法-CN202210548832.1在审
发明人：束锋;杨莉莉;邹骏;何杭佳;王阳;石伟萍;程鑫;史柏华;包金鸣 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-05-20 - 公布日： 2022-08-30 - 主分类号： H04B7/08 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间调制中基于联合对角化的干扰协方差矩阵估计方法，该方法为：合法接收机首先利用接收到的信号计算出样本协方差矩阵，再结合已知的干扰协方差矩阵的秩信息，根据联合对角化原则构建出目标函数后采用交替优化的方法进行求解；首先固定对角矩阵，利用吉文斯旋转矩阵求解出酉变换矩阵；其次在酉矩阵固定后，求解对角矩阵；随后根据定义得到估计的干扰协方差矩阵；最后根据估计到的干扰协方差矩阵设计接收波束成形向量，提升系统的抗干扰能力。本发明估计得到的干扰协方差矩阵结合相应的波束成形，使得全双工窃听者存在的空间调制在安全性能方面的性能得到显著的提升。
空间调制基于联合角化干扰协方差矩阵估计方法

[发明专利]基于ADCs的大规模MIMO接收阵列DOA估计方法-CN202011542241.0有效
发明人：陈诺;史柏华;束锋;朱玺成;程鑫;邹骏;桂林卿 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2020-12-23 - 公布日： 2022-08-12 - 主分类号： G06F30/3308 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于ADCs的大规模MIMO接收阵列DOA估计方法。该方法为：利用线性加性量化噪声模型建立低精度场景下DOA估计的系统模型，所述低精度场景指模数转换器ADCs转换位数少于6；在低精度场景下DOA估计的系统模型基础上，求出低精度ADCs输出信号的协方差矩阵，对协方差矩阵进行奇异值分解，根据Root‑MUSIC算法给出根多项式，导出波达方向估计值的表达式；在低精度场景下DOA估计的系统模型基础上导出相应的克拉美罗下界，作为指标评估低精度ADCs对DOA估计的性能影响。本发明能够评估ADCs的比特长度对DOA估计性能的影响，从而在适合的情境下选择合适的比特长度，算法简单，可靠性高。
基于 adcs 大规模 mimo 接收阵列 doa 估计方法

[发明专利]空间调制中基于主成分分析的干扰协方差矩阵估计方法-CN202210548841.0在审
发明人：束锋;杨莉莉;邹骏;王阳;何杭佳;石伟萍;程鑫;史柏华;包金鸣 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-05-20 - 公布日： 2022-08-05 - 主分类号： H04L25/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间调制中基于主成分分析的干扰协方差矩阵估计方法，该方法步骤为：合法接收机将接收到的信号按列排列成数据集矩阵；对数据集矩阵的协方差矩阵进行特征值分解，将得到的特征值按递减顺序排列；结合已知的干扰协方差矩阵的秩信息对接收机噪声进行估计，对相应的特征值进行取均值，得到接收机噪声的方差值；根据已知的干扰协方差矩阵的秩，选择对应主成分数量的特征值并去除接收机噪声的影响对干扰协方差矩阵进行重构，得到估计的干扰协方差矩阵；根据估计到的干扰协方差矩阵设计接收波束成形向量。本发明估计得到的干扰协方差矩阵结合相应的波束成形，使得全双工窃听者存在的空间调制在安全性能方面的性能有显著的提升。
空间调制基于成分分析干扰协方差矩阵估计方法

[发明专利]方向调制中IRS相移矩阵和接收波束成形的优化方法-CN202210331554.4在审
发明人：束锋;何杭佳;滕殷;邹骏;王阳;杨莉莉;包金鸣;石伟萍;程鑫;史柏华 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-03-31 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： H04B7/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种方向调制中IRS相移矩阵和接收波束成形的优化方法，具体为：基于零空间投影，设计两个接收波束成形向量分别接收两条路径上的传输信号，简化最大化合法用户处的接收功率和的目标优化问题；固定IRS的相移矩阵，根据Rayleigh‑Ritz定理分别优化两个接收波束成形向量；固定接收波束成形向量，将IRS相移矩阵转换为相移向量，根据Rayleigh‑Ritz定理得到相移向量的最优解；交替更新接收波束成形向量和IRS相移矩阵，直至接收前后接收功率之差绝对值小于设定阈值。本发明方法以较低的复杂度解决了IRS辅助方向调制系统中接收端的设计问题，更好地提升了系统的安全性能。
方向调制 irs 相移矩阵接收波束成形优化方法

[发明专利]方向调制中IRS辅助无线通信系统的干扰协方差矩阵估计方法-CN202210332837.0在审
发明人：束锋;何杭佳;邹骏;杨莉莉;石伟萍;王阳;包金鸣;史柏华;程鑫 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2022-03-31 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： H04L25/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种方向调制中IRS辅助无线通信系统的干扰协方差矩阵估计方法，该方法首先建立了在干扰协方差矩阵参数结构约束下，最小化样本干扰协方差矩阵与接收机噪声方差矩阵之差和估计矩阵的欧式距离的优化问题；然后根据干扰协方差矩阵的参数表达式对其参数进行分离和重构，得到新的优化变量和优化问题；将新的优化问题针对两组变量分解为两个子问题，这两个子问题分别利用KKT条件和梯度下降法求解，交替更新两组变量直至目标函数收敛即可得到新的优化问题的解，再根据求得的解计算对应的矩阵即为估计的干扰协方差矩阵。本发明不仅能适用于小样本场景，还具有更高的估计精度，有利于后续在合法用户接收端减小恶意干扰所带来的影响。
方向调制 irs 辅助无线通信系统干扰协方差矩阵估计方法

[发明专利]大规模MIMO测向中基于特征空间的无源单目标检测方法-CN202111153162.5在审
发明人：束锋;揭琦娟;黄梦醒;冯思玲;毋媛媛;占习超;丁耀晖;史柏华;李逸凡;张鹏;孙钟文;董榕恩;王雪辉 -专利权人：海南大学
申请日： 2021-09-29 - 公布日： 2022-01-14 - 主分类号： G01S3/14 文献下载
摘要：本发明提供大规模MIMO测向中基于特征空间的无源单目标检测方法，包括下列步骤：定义接收信号y(t)的表达式，对所述接收信号y(t)的协方差矩阵Ry进行特征值分解，获得多个特征值；基于多个特征值，获得检测统计量，当所述检测统计量大于门限值时，弱小目标存在，否则，所述弱小目标不存在。本发明能够获得比传统广义似然比检测方法更好的检测性能。
大规模 mimo 测向基于特征空间无源目标检测方法

[发明专利]一种使用混合ADC的DOA估计和定位方法-CN202111152995.X在审
发明人：束锋;揭琦娟;黄梦醒;冯思玲;毋媛媛;史柏华;李逸凡;占习超;丁耀晖;孙钟文;张鹏;王雪辉;董榕恩 -专利权人：海南大学
申请日： 2021-09-29 - 公布日： 2022-01-11 - 主分类号： G01S3/14 文献下载
摘要：本发明提供一种使用混合ADC的DOA估计方法，包括下列步骤：将雷达阵列中的N副天线分成K个子阵，每个子阵中具有M副天线，至少一个雷达子阵列获得接收信号，并对所述接收信号的采样协方差进行奇异值分解，获得多个特诊值，基于多个特征值，判断是否检测到目标；若检测到目标，将所述接收信号通过模拟移相器进行模拟波束形成频带信号，通过射频链将频带信号转换为基带信号，然后通过模数转换器被量化为数字信号，对所述数字信号进行DOA估计。
一种使用混合 adc doa 估计定位方法

[发明专利]一种基于交替方向乘子法的安全预编码方法-CN202010678686.5有效
发明人：束锋;蒋昕怡;刘笑语;刘林;滕殷;邹骏;桂林卿;李逸凡;史柏华;俞娴 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2020-07-15 - 公布日： 2021-12-28 - 主分类号： H04B7/0456 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于交替方向乘子法的安全预编码方法。该方法分别设计数字预编码和模拟预编码来提高系统安全性能。首先利用发射机每次只激活一个天线子阵发送信息的事实，将总体预编码矩阵进行切割，建立一致性优化问题。其次，引入新的矩阵变量和对偶变量，将上述问题由非凸向凸转变。通过交替方向乘子法更新总体预编码矩阵，计算更新前后总体预编码矩阵的欧几里得距离，直到满足终止条件。最后，由总体预编码分别得出模拟、数字预编码。本发明不同于传统的基于全数字的空间调制系统，而是通过在发射机采用部分连接的混合结构显著降低电路成本；并且通过安全预编码的设计，使得混合空间调制有很好的安全性能。
一种基于交替方向乘子法安全预编方法

[发明专利]一种基于白化滤波的最大化接收功率的波束成形方法-CN202010678703.5在审
发明人：束锋;蒋昕怡;刘笑语;刘林;滕殷;邹骏;桂林卿;李逸凡;史柏华;俞娴 -专利权人：南京理工大学
申请日： 2020-07-15 - 公布日： 2020-10-27 - 主分类号： H04B7/08 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于白化滤波的最大化接收功率的波束成形方法。通过接收波束成形的设计，抑制来自全双工窃听者的恶意干扰，同时最大化有用信号的接收功率，以提升系统的安全性能。首先利用已知的信道状态信息，对合法用户接收到的有色噪声进行白化噪声矩阵的设计。进一步地，对合法用户的接收信号预乘白化噪声矩阵，并且建立最大化有用信号功率的优化问题。将优化问题转化为平均最大化接收功率问题，通过Rayleigh‑Ritz方法设计接收波束成形向量。本发明与传统的最大化接收功率相比在安全速率和误码率上得到了极大地提升，能够在具有全双工窃听者的安全空间调制系统中有效抑制恶意干扰，提高合法用户获取有用信息的能力，更好地提升了系统的安全性能。
一种基于白化滤波最大化接收功率波束成形方法

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