电子科技大学刘亮获国家专利权
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龙图腾网获悉电子科技大学申请的专利基于线性约束功率分配的雷达通信一体化波束形成方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116614161B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310471127.0,技术领域涉及:H04B7/0426;该发明授权基于线性约束功率分配的雷达通信一体化波束形成方法是由刘亮;孙俊贤;甘露;廖红舒设计研发完成,并于2023-04-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于线性约束功率分配的雷达通信一体化波束形成方法在说明书摘要公布了:本发明属于信号处理技术领域,涉及一种基于线性约束功率分配的雷达通信一体化波束形成方法。本发明首先构建MU‑MIMO雷达通信一体化系统模型,直接设计多个用户的发射协方差矩阵,这些发射协方差矩阵需满足雷达方向图约束、信漏噪比最大化约束以及发射功率约束,对所有的发射协方差矩阵进行秩一分解得到波束形成权向量。本发明得到的波束形成权向量在秩一分解前后无功率损失,通过波束形成技术在多用户场景下实现了有效的雷达通信一体化空间功率分配效果。
本发明授权基于线性约束功率分配的雷达通信一体化波束形成方法在权利要求书中公布了:1.基于线性约束功率分配的雷达通信一体化波束形成方法,用于MU-MIMO雷达通信一体化系统,定义系统包括Nt个阵元的均匀线阵发射阵列、Nr个阵元的均匀线阵雷达接收阵列以及K个配备单天线的通信用户,雷达期望主瓣数量为Q,期望主瓣指向为θq,q=1,...,Q,通信用户与发射阵列之间的信道信息被精确估计且被发射端已知,其特征在于,所述波束形成方法包括以下步骤: S1、采用通信信号作为雷达探测信号,定义第i个通信用户处的接收信号yit为: 其中t为时间参数,hi为H的第i行,H为K×Nt维的信道矩阵,wk为第k个用户信号的发射波束形成权向量,skt为第k个用户的通信信号,nit为第i个通信用户的接收噪声; 第k个通信用户的发射协方差矩阵则雷达通信联合的发射功率Pt为: 其中,||·||表示向量的二范数,tr·表示求矩阵的迹; S2、通过求解以下优化问题得到多用户发射协方差矩阵: s.t.diagGHWkG=fk rankWk=1 其中,·H为共轭转置,·T为转置,diag·表示取矩阵的对角元并排为列向量,α和ε分别是雷达目标以及通信用户的功率系数,矩阵G=[CHH],其中C=[aθ1…aθQ],aθq为期望主瓣方向θq对应的导向矢量,q=1,...,Q,H为信道矩阵,fk=[fr,kfc,k]T为功率分配向量,其中fr,k控制雷达目标功率,为1×Q维的元素全为的行向量,fck控制通信用户功率,为1×K维的行向量且第k个元素为ε,其余元素为0;P0为发射功率,ρ是预设的旁瓣电平,雷达方向图旁瓣区域存在Ls个角度采样,aθl为采样角度θl对应的导向矢量;≥表示半正定,rank·表示求矩阵的秩; S3、将K个用户的发射协方差矩阵Wk进行秩一分解得到K个用户的波束形成权向量wk,k=1,...,K,对第k个用户的发射协方差矩阵Wk,先对矩阵Wk进行奇异值分解得到: 其中U为奇异向量构成的矩阵,Λ为Nt个奇异值构成的实对角矩阵;取矩阵Λ的第一列并对第一个元素开根号得到向量σ: 则第k个用户的波束形成权向量wk表示为: wk=Uσ 进行K次秩一分解后得到K个用户的波束形成权向量,它们在雷达主瓣范围内贡献相同但权向量wk实现第k个用户的接收SLNR最大化,同时又满足发射功率约束。
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