[發明專利]天線波束賦形方法和攜能通信感知一體化系統

在審

• 申請號: 202310413742.6
• 申請日: 2023-04-11
• 公開（公告）號: CN116566453A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 李曉陽;周梓欽;朱光旭;李航
• 申請（專利權）人: 深圳市大數據研究院
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;G06F17/12;G06F17/16
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 洪銘福

本申請實施例提供天線波束賦形方法和攜能通信感知一體化系統，涉及通信技術領域。通過波束賦形向量初始值獲取系統的總發射功率、每個通信接收端的接收信號干噪比以及能量接收端的采集功率，再根據總發射功率、接收信號干噪比和采集功率構建第一約束條件集，再基于第一約束條件集對波束賦形向量初始值進行降秩，得到包含波束賦形向量初始值的線性方程組，并根據線性方程組得到波束賦形向量優化值。通過降秩的方式提高波束賦形矩陣優化過程的收斂性，進而提升波束賦形矩陣的優化性能，同時無需利用人工經驗進行參數調節，提升波束賦形矩陣的優化效率，能夠提升包含多個能量接收端和多個通信接收端的攜能通信感知一體化系統的通信感知傳能性能。

技術領域

本申請涉及通信技術領域，尤其涉及天線波束賦形方法和攜能通信感知一體化系統。

背景技術

攜能通信感知一體化指的是集成感知、通信和能量傳輸的方式，在攜能通信感知過程中，能量和信息同時從一個或多個發射器傳送到一個或多個接收器，并且雷達目標能夠被感知。其中，接收器包括信息接收器和能量接收器，接收器可以部署在不同位置或同一位置，對于位于同一位置的接收器，能夠同時收集能量并接收信息；對于分離式的接收器，信息接收器和能量接收器是不同的設備，前者用于接收信息，后者用于收集能量。

攜能通信感知一體化系統的通信感知和傳能性能受限于波束賦形器的參數設計。相關技術中，有利用交替方向乘子算法求解滿足不同波束形狀需求的波束賦形問題，例如寬主瓣波束賦形。但是這種方法算法的收斂性不能保證，需要在算法調節過程中進行人為參數調節，影響波束賦形矩陣的優化性能和優化效率。

發明內容

本申請實施例的主要目的在于提出天線波束賦形方法和攜能通信感知一體化系統，提高波束賦形矩陣的優化性能和優化效率。

為實現上述目的，本申請實施例的第一方面提出了一種天線波束賦形方法，應用于攜能通信感知一體化系統，所述攜能通信感知一體化系統包括波束賦形器和多個發射天線，所述攜能通信感知一體化系統利用所述發射天線對感知目標進行感知，向通信接收端發送通信信息，向能量接收端供能；所述攜能通信感知一體化系統包括與所述通信接收端對應的通信信道和與所述能量接收端對應的能量通道；所述方法包括：

獲取所述系統的總發射功率；所述總發射功率根據所述波束賦形器在每個所述通信接收端的波束賦形向量初始值w_k計算得到，所述波束賦形向量初始值為所述波束賦形器的波束賦形矩陣在每個所述通信接收端方向上的分量值；

獲取每個所述通信信道的通信信道矩陣初始值，并根據所述通信信道矩陣初始值和所述波束賦形向量初始值計算得到每個所述通信接收端的接收信號干噪比；

獲取每個所述能量通道的信道增益初始值，并根據能量采集系數、所述能量通道矩陣初始值和所述波束賦形向量初始值計算得到所述能量接收端的采集功率；

根據所述總發射功率、所述接收信號干噪比和所述采集功率構建第一約束條件集，所述第一約束條件集的第一優化目標為目標方位角的克拉美羅界參數最??；

基于所述第一約束條件集對所述波束賦形向量初始值進行降秩，得到包含所述波束賦形向量初始值的線性方程組，并根據所述線性方程組得到波束賦形向量優化值。

在一實施例中，所述基于所述第一約束條件集對所述波束賦形向量初始值進行降秩，得到包含所述波束賦形向量初始值的線性方程組，包括：

根據舒爾補條件將所述第一約束條件集轉化為第二約束條件集；

利用半正定松弛原理將所述第二約束條件集進行松弛，得到第三約束條件集；

獲取所述第三約束集的對偶變量，得到所述第三約束條件集的互補條件集；

分解所述波束賦形向量初始值，根據所述互補條件集得到所述線性方程組。