[發明專利]基于雙功能雷達與通信系統的發射波束與RIS離散相移矩陣聯合優化方法

在審

• 申請號: 202211589631.2
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN116170043A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 陳真;黃磊
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;G01S7/41;G01S13/88
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 鄭秋松

1.一種基于雙功能雷達與通信系統的發射波束與RIS離散相移矩陣聯合優化方法，其特征在于，包括下述步驟：

構建智能反射面輔助的雙功能雷達與通信系統，在傳感和通信的約束下，構建發射波束賦形矢量和相移矩陣的聯合優化問題；

針對波束賦形向量，基于二分搜索算法，利用拉格朗日對偶分解方法，構建近似最優封閉解求解方法，獲取全局最優解；

量化RIS的離散相移矩陣，基于優化最小化方法，將二次約束二次規劃轉化為半定松弛問題進行求解，完成求解目標問題的交替優化過程。

2.根據權利要求1所述的基于雙功能雷達與通信系統的發射波束與RIS離散相移矩陣聯合優化方法，其特征在于，構建智能反射面輔助的雙功能雷達與通信系統，該系統包括智能反射面RIS、雷達目標、通信用戶和DRC基站，DRC基站同時向雷達目標發送雷達探測波形，向下行通信用戶發送通信符號，DRC基站配備了M個天線單元完成傳感任務，并為單個天線用戶服務，具有N個反射元件的智能反射面RIS部署在建筑物的側面。

3.根據權利要求2所述的基于雙功能雷達與通信系統的發射波束與RIS離散相移矩陣聯合優化方法，其特征在于，DRC基站接收到的信號表示為：

y_R＝(G^HVAV^HG+B)wx+n_r

其中，x為DRC基站的發射信號，G表示DRC基站與RIS之間的信道模型，A表示RIS的目標響應矩陣，B表示DRC基站參數的目標響應矩陣，V表示RIS的對角有效相移矩陣，w為DRC基站發射機的波束形成矢量，(·)^H表示矩陣的轉置；

用戶接收到的信號表示為：

其中，是RIS與用戶之間的下行通道，為DRC基站與用戶之間的下行通道，n_c為用戶處接收到的噪聲。

4.根據權利要求1所述的基于雙功能雷達與通信系統的發射波束與RIS離散相移矩陣聯合優化方法，其特征在于，在傳感和通信的約束下，構建發射波束賦形矢量和相移矩陣的聯合優化問題，具體表示為：

s.t.SNR_c≥η

w²≤P_r

其中，η為用戶所需的SNR，P_r為雷達基站發射機的最大發射功率，v_n表示RIS的相移；

在DRC基站處接收到的信噪比表示為：

其中，G表示DRC基站與RIS之間的信道模型，A表示RIS的目標響應矩陣，B表示DRC基站參數的目標響應矩陣，V表示RIS的對角有效相移矩陣，w為DRC基站發射機的波束形成矢量，(·)^H表示矩陣的轉置，表示DRC處的噪聲功率；

通信用戶處接收到的信噪比表示為：

其中，表示噪聲的方差，表示RIS與用戶之間的下行通道，表示DRC基站與用戶之間的下行通道。

5.根據權利要求3或4所述的基于雙功能雷達與通信系統的發射波束與RIS離散相移矩陣聯合優化方法，其特征在于，在DRC基站與智能反射面RIS之間采用瑞利衰落信道模型，具體表示為：

其中，K_R為瑞利因子，G_LoS為視距確定性分量，G_NLoS為非視距瑞利衰落分量；

視距確定性分量表示為：

其中，α為大尺度信道增益，ψ為均勻分布于[0,2π]的隨機相位，矢量a_t(θ)為與角度θ_t相關的DRC基站的天線陣列發射響應矢量，向量a_r(θ_r)為RIS的接收機轉向向量；

RIS的目標響應矩陣表示為：

其中，K為目標數，β_k為復路徑損耗，向量a(θ_k)是RIS的轉向向量。