本技术公开了一种协作通感一体化场景中节点模式选择和波束赋形方法,属于无线通信领域。本发明提出了一种可以在通信和传感性能之间取得最佳平衡的系统节点模式选择与波束赋形方案,第一阶段首先建立系统的信道模型和数据传输模型,推导出上下行通信信干噪比表达式以及感知信干噪比表达式;第二阶段推导出最大比传输MRT波束赋形、迫零ZF波束赋形以及共轭感知波束赋形的表达式;第三阶段设计基于多智能体分层强化学习算法的节点模式选择与波束赋形算法;第四阶段调用算法以得到对每个接入节点进行双工模式选择和波束向量设计。该方法能够提高系统效率,推动无蜂窝协作通感一体化系统的实际部署,因此本发明具有一定的实际价值。
背景技术
通感一体化技术通过频谱资源的共享和硬件架构的复用,有效整合了通信与感知功能。该技术显著提升了系统的频谱效率,并大幅降低了部署成本,因此尤为适用于当前快速发展的车联网、无人机等技术领域。相较于采用单站感知的传统通感一体系统——其发射机和接收机位于同一地点,多站协作通感一体系统因其更高的感知精度和更广的覆盖范围,获得了业界的广泛重视。
无蜂窝大规模多输入多输出(MIMO)技术,为在现有通信体系中实现协作式通感一体化提供了坚实的架构基础。在此系统中,多个接入节点AP与中央处理器CPU相连,由CPU统一指挥,执行相干传输和接收任务,以服务所有用户。这些接入节点能够在同一频率带和时间内进行操作,实现与用户设备的通信以及对目标的同步感知功能。在无蜂窝协作通感一体化系统中,双重功能的实现依赖于波束赋形技术。目前,已有大量研究聚焦于功率分配的优化、固定波束设计的采用以及基准方案的制定,同时提出了联合基站选择和波束赋形设计的算法。然而,这些研究主要集中于上行或下行通信与雷达感知共存的场景,未能充分考虑到实际应用中两者需求同时存在的复杂情况。此外,直接部署全双工接入节点可能会对通信性能产生限制。
实现思路