【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉無線通信領(lǐng)域與深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域，特別涉及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法。
技術(shù)介紹
1、隨著未來第五代無線通信技術(shù)(beyond?5th?generation?mobile?communicationtechnology,b5g)的不斷發(fā)展，人們對通信系統(tǒng)的帶寬、可靠性和覆蓋范圍產(chǎn)生了更高的需求。新一代無線通信技術(shù)尋求高頻段的部署，這與傳統(tǒng)的雷達(dá)頻段產(chǎn)生了沖突并因此產(chǎn)生了頻段復(fù)用的需求。傳統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)通常用于目標(biāo)檢測與目標(biāo)跟蹤，具有高功率和高分辨率，這使得它能夠?yàn)橥ㄐ畔到y(tǒng)提供指導(dǎo)信息，可用于增強(qiáng)通信性能。同時，隨著智能化設(shè)備，比如各類傳感器、智能家具、智能車，廣泛地參與到生產(chǎn)生活的方方面面，感知能力將逐步成為智能通信設(shè)備的一項(xiàng)基礎(chǔ)能力。針對這一現(xiàn)狀，通感一體化成為了研究熱點(diǎn)。
2、通感一體化的主要架構(gòu)包括兩種：合作式通感一體化和非合作式通感一體化。合作式方法涉及雷達(dá)和通信系統(tǒng)之間的協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)更好的通信性能。非合作式方法則將雷達(dá)和通信系統(tǒng)視為獨(dú)立的系統(tǒng)，通過優(yōu)化信號傳輸來實(shí)現(xiàn)性能提升。雷達(dá)輔助通信中的一種合作式方案是共享頻譜，將通信數(shù)據(jù)嵌入到雷達(dá)脈沖中，接收端解調(diào)獲得信息；另一種方案是利用雷達(dá)提供環(huán)境信息，比如目標(biāo)的位置與速度，以幫助通信系統(tǒng)調(diào)整波束方向和傳輸模式。
3、在上述的第二種方案中，信道估計(channel?estimation,ce)是一項(xiàng)重要過程。系統(tǒng)可以傳輸事先約定的預(yù)訓(xùn)練信號，比如導(dǎo)頻信號，并根據(jù)接收信號在無線鏈路傳播過程中受到多路徑傳播、多普勒頻移、干擾噪聲等因素
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于，提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法。本專利技術(shù)可以極大地降低計算量，并優(yōu)化雷達(dá)和通信系統(tǒng)性能，能夠在滿足實(shí)時性和穩(wěn)定性的要求下，實(shí)現(xiàn)性能的提升。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案：一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，包括如下步驟：
3、步驟1、在基站同時配備通信系統(tǒng)與雷達(dá)系統(tǒng)，并設(shè)置神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊；
4、步驟2、在每一個tdd運(yùn)行周期，雷達(dá)系統(tǒng)先探測環(huán)境與目標(biāo)，獲取雷達(dá)數(shù)據(jù)重建信道；通信系統(tǒng)接收用戶發(fā)射的導(dǎo)頻信號并完成信道估計，得到通信系統(tǒng)估計信道；
5、步驟3、基站中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊以雷達(dá)數(shù)據(jù)重建信道和通信系統(tǒng)估計信道為輸入，輸出融合信道；
6、步驟4、基站在滿足自身感知與通信的基礎(chǔ)要求的前提下，結(jié)合通信系統(tǒng)估計信道與融合信道構(gòu)建約束條件，然后根據(jù)基站需求選擇首要性能指標(biāo)并設(shè)計優(yōu)化問題，通過求解設(shè)計的問題得到最優(yōu)時間和功率分配策略；
7、步驟5、將計算得到的最優(yōu)時間和功率分配策略發(fā)送給用戶；
8、步驟6、當(dāng)用戶接收到基站發(fā)送的最優(yōu)時間策略后，調(diào)整自身的工作模式，以保證在下一個tdd運(yùn)行周期內(nèi)用戶與基站之間以更新后的最優(yōu)時間策略進(jìn)行通信。
9、上述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，所述通信系統(tǒng)與雷達(dá)系統(tǒng)以tdd的模式工作在毫米波頻段。
10、前述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，所述雷達(dá)系統(tǒng)探測環(huán)境與目標(biāo)包括空間中主路徑反射體與通信用戶。
11、前述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，根據(jù)所有反射體和目標(biāo)通信用戶，得到重建信道如下：
12、
13、式中：βi是基于位置信息計算得到的路徑衰減，p是路徑數(shù)，φi和θi分別是基于位置計算得到的發(fā)射角與接收角，arx和atx分別是接收與發(fā)射的導(dǎo)向向量，δ是沖激響應(yīng)函數(shù)，τi是基于位置信息計算得到的傳播延時，i表示第i個反射體，i＝0對應(yīng)的項(xiàng)表示視距路徑的信道狀態(tài)，h為共軛轉(zhuǎn)置。
14、前述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊是以csi的估計準(zhǔn)確度為損失函數(shù)，包括csi與準(zhǔn)確值之間的均方誤差或峰值信噪比。
15、前述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，所述峰值信噪比計算如下：
16、
17、式中：n表示基站的天線數(shù)量；h3為融合信道，h0為信道真實(shí)值，max表示計算矩陣中元素的最大模。
18、前述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，步驟4中，基站持有通信系統(tǒng)估計信道h1和融合信道h3，通信系統(tǒng)將融合信道h3作為真實(shí)值的替代，則噪聲的功率表達(dá)為：
19、
20、式中，n表示基站的天線數(shù)量；
21、在信道估計中，噪聲的功率與導(dǎo)頻的長度呈線性關(guān)系，則構(gòu)建噪聲約束如下：
22、
23、式中：t2為下一周期信道估計用時的更新值；t20為信道估計時間初始值；ε為導(dǎo)頻的長度。
24、前述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，所述約束條件還包括雷達(dá)系統(tǒng)功率與通信時間。
25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)將基站的工作幀優(yōu)化和人工智能技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，在通信與雷達(dá)系統(tǒng)兩部分各自完成自身任務(wù)的同時，基站能夠利用雷達(dá)系統(tǒng)獲取到的周圍環(huán)境信息和通信系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時獲得的信道矩陣，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生成更準(zhǔn)確的信道矩陣。同時，基站能根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)果動態(tài)地調(diào)整雷達(dá)與通信系統(tǒng)的工作幀結(jié)構(gòu)，分配雷達(dá)、導(dǎo)頻和通信數(shù)據(jù)的占比，在滿足雷達(dá)定位的基本性能要求的前提下，盡可能提升系統(tǒng)的傳輸能力。由此，本專利技術(shù)可以極大地降低計算量，優(yōu)化并雷達(dá)和通信系統(tǒng)性能，能夠在滿足實(shí)時性和穩(wěn)定性的要求下，實(shí)現(xiàn)性能的提升。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：所述通信系統(tǒng)與雷達(dá)系統(tǒng)以TDD的模式工作在毫米波頻段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：所述雷達(dá)系統(tǒng)探測環(huán)境與目標(biāo)包括空間中主路徑反射體與通信用戶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：根據(jù)所有反射體和目標(biāo)通信用戶，得到重建信道如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模塊是以CSI的估計準(zhǔn)確度為損失函數(shù)，包括CSI與準(zhǔn)確值之間的均方誤差或峰值信噪比。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：所述峰值信噪比計算如下：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：步驟4中，基站持有通信系統(tǒng)估計信道H1和融合信道H3，通信系統(tǒng)將融合信道H3作為真實(shí)值的替
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：所述約束條件還包括雷達(dá)系統(tǒng)功率與通信時間。
...【技術(shù)特征摘要】
1.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：所述通信系統(tǒng)與雷達(dá)系統(tǒng)以tdd的模式工作在毫米波頻段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：所述雷達(dá)系統(tǒng)探測環(huán)境與目標(biāo)包括空間中主路徑反射體與通信用戶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方法，其特征在于：根據(jù)所有反射體和目標(biāo)通信用戶，得到重建信道如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雷達(dá)輔助信道估計增強(qiáng)方...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：殷銳，施葉昕，袁建濤，王冠，何欣，萬安平，
申請(專利權(quán))人：浙大城市學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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