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申请/专利权人：中国人民解放军火箭军工程大学

摘要：本发明公开了一种通信感知一体化系统考虑自干扰的波束赋形设计方法，包括以下步骤：一、构建通信感知一体化系统；二、混合单元通过发射接收天线发射通信信号与感知信号，通信用户接收通信信号，感知信号经目标反射后由感知单元中接收天线接收回波信号；三、建立混合单元中发射接收天线与通信用户之间的通信信道模型，并获取通信用户的通信信干噪比；四、建立考虑自干扰的回波信号模型，并获取感知信干噪比；五、自干扰条件下的联合波束赋形优化。本发明将波束赋形优化模型转换为利用感知信干噪比满足预设要求和总发射功率约束下最大化多通信用户速率的优化模型，以得到优化后的波束形成矩阵和感知单元中接收滤波器。

主权项：1.一种通信感知一体化系统考虑自干扰的波束赋形设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、构建通信感知一体化系统：所述通信感知一体化系统中包括ISAC基站、通信用户和目标；其中，ISAC基站包括混合单元和感知单元，通信用户的数量为，目标的数量为一个；每个通信用户设置有单天线；所述混合单元包括一个射频链、与一个射频链连接的个移相器和与个移相器连接的发射接收天线，所述感知单元中采用全数字接收阵列，所述感知单元包括个射频链和与个射频链连接的接收天线；所述发射接收天线和接收天线均为阵列天线，且所述发射接收天线和接收天线中天线数量也为，所述混合单元和感知单元上下平行靠近布设；和均为正整数；步骤二、混合单元通过发射接收天线发射通信信号与感知信号，通信用户接收通信信号，感知信号经目标反射后由感知单元中接收天线接收回波信号；步骤三、建立混合单元中发射接收天线与通信用户之间的通信信道模型，并获取通信用户的通信信干噪比；其中，为正整数，且；步骤四、建立考虑自干扰的回波信号模型，并获取感知信干噪比；步骤五、自干扰条件下的联合波束赋形优化：步骤501、采用计算机建立波束赋形优化模型如下： ；其中，为目标函数且表示个通信用户的可达速率总和，表示最大值，表示约束条件，表示预先设定的感知信干噪比阈值，表示ISAC基站的总发射功率，表示F范数的平方，表示ISAC基站中混合单元发射信号的波束形成矩阵，表示感知单元中接收滤波器；步骤502、采用计算机对波束赋形优化模型进行转换并迭代求解，得到优化后的波束形成矩阵和感知单元中接收滤波器；步骤四，具体过程如下：步骤401、在感知信号经目标反射后由感知单元中接收天线接收回波信号的过程中，采用计算机建立考虑自干扰的回波信号模型如下： ；其中，表示考虑自干扰的回波信号矢量，且，表示ISAC基站的感知单元第个时隙接收到的有自干扰的回波信号，和均为正整数，且，表示时隙总数；表示包括往返路径损耗和目标雷达截面积在内的衰减因子，且服从均值为0，方差为的高斯分布；表示ISAC基站的感知单元相对目标的接收导向向量，表示ISAC基站的混合单元相对目标的发射导向向量，，表示目标的到达角；表示ISAC基站中混合单元发射信号的波束形成矩阵，表示ISAC基站中混合单元发射信号的符号向量；表示ISAC基站中混合单元与感知单元之间的自干扰通道，且中元素为，表示自干扰通道的设定功率，表示ISAC基站中混合单元的第个天线与感知单元的第个天线之间的距离，和均为正整数，且和的取值范围为；表示加性高斯噪声矩阵，，表示ISAC基站的感知单元第个时隙接收到的噪声矢量；表示转置；为载波频率，表示天线间距，表示波长；表示光速；步骤402、采用计算机根据，得到匹配滤波后的回波信号矢量；其中，表示共轭转置；表示中间参量，且；步骤403、采用计算机设定回波向量，波束形成向量，噪声向量，则将匹配滤波后的回波信号矢量转换为；其中，表示克罗内克积运算；表示矩阵的向量化运算；步骤404、设定感知单元中接收滤波器为，采用计算机根据进行滤波处理，得到输出回波信号矢量；步骤405、采用计算机将输出回波信号矢量中第一项的模平方比和第二项的模平方与第三项的模平方之和的比值记作感知信干噪比，如下： ；其中，表示期望运算，表示矩阵的模运算；为噪声方差；步骤406、采用计算机将感知信干噪比转换为如下： ；其中，表示时隙总数，，表示维单位矩阵；表示克罗内克积运算。

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