【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及基站通信，尤其涉及一種傳感輔助通信方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、目前，傳統(tǒng)的基站無線通信方法需要量化再上行反饋，通信開銷比較高，在通信幀需要導(dǎo)頻塊，導(dǎo)致匹配濾波增益較低，具有較大的量化誤差無法實(shí)現(xiàn)更高的波束增益，無法帶來更準(zhǔn)確的感知效果。
2、所以研發(fā)出一種傳感輔助通信方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)來解決上述問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提出一種傳感輔助通信方法、裝置、設(shè)備及可讀存儲介質(zhì)，以解決現(xiàn)有基站無線通信方法通信開銷比較高、濾波增益較低、量化誤差較大的問題。
2、本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：
3、本專利技術(shù)第一方面提供了一種傳感輔助通信方法，包括：
4、獲取第一信息，所述第一信息包括假設(shè)條件和空中基站通信參數(shù)；
5、根據(jù)所述第一信息構(gòu)建空中基站通信模型，包括構(gòu)建isac信號模型、構(gòu)建全向通信與雷達(dá)模型和構(gòu)建定向通信與雷達(dá)模型；
6、根據(jù)所述isac信號模型、全向通信與雷達(dá)模型向各所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)送全向波束，并執(zhí)行接收步驟：接收各所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的回波信息；
7、執(zhí)行優(yōu)化步驟：在所述回波信息中提取傳感信息，并基于所述傳感信息采用非凸算法優(yōu)化波束；
8、執(zhí)行發(fā)射步驟：根據(jù)所述定向通信與雷達(dá)模型以及優(yōu)化后的波束向各所述物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備發(fā)射定向波束；
9、依次重復(fù)所述接收步驟、所述優(yōu)化步驟以及所述發(fā)射步驟，實(shí)現(xiàn)傳感輔助通信方法。>
10、具體地，獲取第一信息，包括：
11、獲取假設(shè)條件，所述假設(shè)條件包括假設(shè)該基站擅長感知近端單天線物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并促進(jìn)與它們的下行通信，假設(shè)空中基站僅通過視距通道感知并與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通信，假設(shè)在初始階段，空中基站對其附近的k個設(shè)備有不精確的信息，潛在的未知數(shù)量的沒有信道信息的設(shè)備也分布在周圍；
12、獲取空中基站通信參數(shù)，所述空中基站通信參數(shù)包括：所述空中基站配備包含nt根天線的發(fā)射均勻線性陣列和包含nr天線的不同接收均勻線性陣列，所述空中基站的通信協(xié)議持續(xù)n個時間間隔，每個時間間隔長度為δt。
13、具體地，構(gòu)建isac信號模型，包括：
14、所述isac信號模型sn(t)為：
15、sn(t)＝[s1,n(t),...,sk,n(t)]t?(1)
16、s1,n(t)表示第1個設(shè)備在時隙n發(fā)射的通信信息，sk,n(t)表示第k個設(shè)備在時隙n發(fā)射的通信信息，t表示連續(xù)的時間，t表示矩陣的轉(zhuǎn)置；
17、波束形成過程之后，得到發(fā)射信號xn(t)為：
18、xn(t)＝wnsn(t)?(2)
19、其中表示波束形成矩陣。
20、具體地，構(gòu)建全向通信與雷達(dá)模型，包括：
21、通信中，空中基站到第k個設(shè)備的信道向量hk,n表示為：
22、
23、式中α0表示參考距離d0＝1m處的路徑損耗，空中基站與第k個設(shè)備之間的距離為dk，針對設(shè)備k的轉(zhuǎn)向向量a(θk)表示為：
24、
25、式中，j表示虛數(shù)，λ表示波長，d表示相鄰兩根天線之間的間隙，θk∈(-π,π)為設(shè)備k的角度，因此，第k個設(shè)備接收到的信號yk,n(t)為：
26、
27、其中表示接收端的加性高斯白噪聲(awgn)，表示服從復(fù)高斯分布，均值為0，方差為表示對信道的共軛轉(zhuǎn)置，設(shè)發(fā)射功率pt為單位值，根據(jù)全向波束方向圖原理，需要保證xn(t)的正交性，當(dāng)k≥nt時，全向波束的空間協(xié)方差矩陣為：
28、
29、其中和分別表示發(fā)射信號與波束形成矩陣的共軛轉(zhuǎn)置，為nt×nt的單位矩陣，第k個器件的接收信干噪比(sinr)γk,n表示為：
30、
31、由于信道不隨時間改變，所以將hk,n簡寫為hk；
32、如果k<nt，線性預(yù)編碼器是冗余的；于是，可以直接操縱k個天線分別發(fā)射k個isac信號，接收到的sinr與式(7)相同，綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備k在第n個時隙內(nèi)可實(shí)現(xiàn)的總通信速率記rk,n為rk,n＝log2(1+γk,n)；
33、由于mimo正交波形回波仍然是正交的，因此雷達(dá)可以識別各設(shè)備的反射，因此，對于設(shè)備k，接收到的回波反射rk,n(t)表示為：
34、rk,n(t)＝βkb(θk)ah(θk)xn(t-τk,n)+zk,n(t)?(9)
35、式中，ah(θk)是轉(zhuǎn)向向量的共軛轉(zhuǎn)置，xn(t-τk,n)+是經(jīng)過時延τk,n的發(fā)射信號，b(θk)為接收轉(zhuǎn)向矢量，其結(jié)構(gòu)與a(θk)相同，zk,n(t)表示方差為σ2的零均值復(fù)加性高斯白噪聲，βk和τk,n表示設(shè)備k在時隙n內(nèi)的反射系數(shù)和時延，反射系數(shù)表示為其中ε為雷達(dá)截面積(rcs)，使用經(jīng)典的匹配濾波方法，可以估計(jì)信號延遲，并且可以得到提煉的輸出向量為：
36、
37、式中g(shù)m為匹配濾波后的信號處理增益，噪聲矩陣zr由獨(dú)立、零均值和服從復(fù)高斯分布的方差組成，另外，測距dk,n的模型為c表示光速，有延遲時，距離可以簡單地推導(dǎo)出來，采用capon方法或廣義似然比檢驗(yàn)(glrt)，abs與設(shè)備k之間的夾角推導(dǎo)為因?yàn)榻嵌炔浑S時間改變，所以θk與θk,n等價(jià)，距離和角度的測量模型均采用高斯分布模型，也就是說和分別表示零均值、方差為和的高斯噪聲，考慮到獲取和的方差的挑戰(zhàn)，由于其無偏估計(jì)和提供更低的mse界限的能力，使用克拉美羅界(crb)作為感知度量：
38、
39、
40、其中預(yù)設(shè)常數(shù)是α1和α2，與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，雷達(dá)回波信噪比記為有效帶寬的平方為κ2，波束圖的均方根孔徑寬度為其中σ2是回波噪聲的方差。
41、具體地，構(gòu)建定向通信與雷達(dá)模型，包括：
42、設(shè)置為n＝2,...,n；
43、通信過程中，設(shè)備k接收到的信號表示為
44、
45、簡而言之，設(shè)備k的sinr可以表示為
46、
47、其中，波束形成向量wk,n為從wn中提取的第k列向量，對于時隙n，i表示第i個物體，wi,n表示從wn中提取的第i列向量，與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備k相關(guān)的總通信速率為rk,n＝log2(1+γk,n)；
48、在大規(guī)模mimo條件下，不同角度的轉(zhuǎn)向矢量是漸近正交的，因此反射回波不會相互干擾，同樣，接收到的回波反射的特征為
49、rk,n(t)＝βkb(θk)ah(θk)wns(t-τk,n)+zk,n(t)(15)
50、其中s(t-τk,n)是經(jīng)過時延τk,n的原始發(fā)射信號；
51、雷達(dá)回波信號的信噪比可描述為
52、
53、具體地，在所述回波信息中提取傳感信息，并基于所述傳感信息采用非凸算法優(yōu)化波束，包括：
54、構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)為：
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1.一種傳感輔助通信方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，獲取第一信息，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，構(gòu)建ISAC信號模型，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，構(gòu)建全向通信與雷達(dá)模型，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，構(gòu)建定向通信與雷達(dá)模型，包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，在所述回波信息中提取傳感信息，并基于所述傳感信息采用非凸算法優(yōu)化波束，包括：
7.一種傳感輔助通信裝置，其特征在于，包括：
8.一種傳感輔助通信設(shè)備，其特征在于，存儲器，用于存儲計(jì)算機(jī)程序；
9.一種存儲介質(zhì)，其特征在于，所述存儲介質(zhì)為可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)上存儲有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述一種傳感輔助通信方法的步驟。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種傳感輔助通信方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，獲取第一信息，包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，構(gòu)建isac信號模型，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，構(gòu)建全向通信與雷達(dá)模型，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種傳感輔助通信方法，其特征在于，構(gòu)建定向通信與雷達(dá)模型，包括：
6....
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊鯤，周圣才，向路平，劉強(qiáng)，韋云凱，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)長三角研究院衢州，
類型：發(fā)明
國別省市：
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