【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及射频通信，具体为一种自适应射频波形优化与量子反馈系统。
技术介绍
1、自适应射频波形是一种在通信系统中使用的高级技术，旨在优化无线通信的性能和效率。它通过动态地调整发送的射频信号的波形参数，以适应当前的通信环境和需求。这种技术通常应用于雷达、通信系统和其他无线通信设备中，量子反馈则是应用于量子系统中的控制方法，用于实现对量子态的精确操控和控制，例如量子比特之间的相互作用或量子态的纠缠。
2、现阶段传统的射频波形优化方法往往面临着参数调整不足、波形性能不易于充分利用等问题。例如，常规的参数调整往往是基于经验或者静态的预设值，难以充分适应复杂的通信环境和动态的信道条件。此外，传统方法通常无法充分利用量子计算的优势，不易于在高维参数空间中进行快速且有效地搜索，导致射频波形不易于自适应地进行自我更新和优化。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，解决了
技术介绍
中提到的问题。
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：包括波形初始化模块、波形生成模块、波形评估模块、量子反馈优化模块和迭代优化模块；
3、所述波形初始化模块用于使用频谱分析仪和信号发生器确定和生成所需的射频波形参数，再通过量子位数和量子态的初始化方法，进行初始化量子反馈系统参数；
4、所述波形生成模块用于利用信号处理方法生成初始射频波形w(t)，并通过仿真工具对生成的初始射频波形w(t)进行仿真，并通
5、所述波形评估模块用于预设波形指标阈值z，分别与所获取的综合指标系数zb进行对比评估，评估初始射频波形w(t)的性能指标，用于衡量初始射频波形w(t)的质量；
6、所述量子反馈优化模块用于利用量子态ψ>状态表示射频波形参数，形成一个高维的参数空间，再使用量子优化算法，在参数空间中搜索最优射频波形参数，通过量子态ψ|生成的波形进行性能评估，并将结果反馈给量子优化过程；
7、所述迭代优化模块通过量子反馈系统计算当前量子态ψ>评估对应的波形性能，基于初步评估结果，调整量子态ψ>参数，并重新计算最优波形参数，直到满足预设的性能指标。
8、优选的，所述波形初始化模块包括定义射频波形参数单元和初始化量子反馈参数单元；
9、所述定义射频波形参数单元用于根据通信频段的要求、信道带宽以及通信环境，通过频谱分析仪，进行确定波形频率f，并通过信号发生器根据系统需求和实际情况确定初始的振幅值b和相位φ，再将定义的波形频率f、振幅值b和相位φ，定义为初始波形参数合集；
10、所述初始化量子反馈参数单元用于通过量子门操作通过编程语言qiskit和cirq来实现，并通过量子计算平台进行执行初始化量子态|ψ|。
11、优选的，所述波形生成模块包括初始波形生成单元、波形仿真单元和信噪比和误码率计算单元；
12、所述初始波形生成单元用于依据初始定义的波形参数合集，利用经典信号处理方法生成初始射频波形w(t)；
13、所述初始射频波形w(t)通过以下算法公式获取；
14、w(t)＝b*sin(2πft+φ)；
15、式中，t表示时间。
16、优选的，所述波形仿真单元用于在确定初始射频波形w(t)后，通过射频信号发生器生成实际的射频波形，使用matlab和simulink仿真工具对初始设定的射频波形进行仿真，根据仿真得到的参数设置，在硬件上通过射频信号发生器生成实际的射频波形，利用simulink中的信号处理模块和波形生成器工具，在仿真环境中生成射频波形，利用matlab对仿真结果进行分析和处理，使用射频信号发生器生成实际的射频波形，通过设定相应的参数来实现所需的波形特性，利用示波器对生成的射频波形进行实时监测和分析。
17、优选的，所述信噪比和误码率计算单元包括信噪比计算单元、误码率计算单元和综合计算单元；
18、所述信噪比计算单元用于在接收端使用功率谱密度分析仪估计信号功率psignal，并通过在没有信号输入时测量系统的输出功率来估计噪声功率pnoise，依据所述获取的信号功率psignal和噪声功率pnoise，进行相关联计算获取初始射频波形w(t)的信噪比snr；
19、所述信噪比snr通过以下算法公式获取；
20、
21、所述误码率计算单元用于在接收端通过与发送端的数据进行比较，确定误码比特数nerrors，并根据通信协议和帧结构确定总比特数ntotal，依据所述获取的误码比特数nerrors和总比特数ntotal，进行相关联计算获取初始射频波形w(t)的误码率ber；
22、所述误码率ber通过以下算法公式获取；
23、
24、优选的，所述综合计算单元用于将所获取的信噪比snr和误码率ber，无量纲处理后进行相关联计算，获取综合指标系数zb；
25、所述综合指标系数zb通过以下算法公式获取；
26、zb＝[(a1*snr)+(a2*ber)]+a；
27、式中，a1和a2分别表示信噪比snr和误码率ber的权重值，且a1+a2＝1，0＜a1≤0.35，0＜a2≤0.65，其具体数值由用户设置，a表示修正常数。
28、优选的，所述波形评估模块用于预设波形指标阈值z与所获取的综合指标系数zb，进行初步对比评估进行分析当前射频波形的异常情况，具体评估内容如下；
29、当综合指标系数zb＞波形指标阈值z时，表示当前初始化的射频波形存在异常，此时则进一步进行优化处理；
30、当综合指标系数zb≤波形指标阈值z时，表示当前初始化的射频波形处于正常状态，此时则无需进行进一步分析。
31、优选的，所述量子反馈优化模块包括量子反馈优化单元和量子优化算法单元；
32、所述量子反馈优化单元用于通过量子反馈系统利用量子态ψ>来表示射频波形的参数，通过量子优化算法找到射频波形参数；
33、所述量子态ψ>通过以下算法公式获取；
34、
35、式中，αi表示量子态的系数，满足归一化条件，|i>表示量子态的基态，n表示n个量子比特。
36、优选的，所述量子优化算法单元包括目标函数构建单元和参数优化单元；
37、所述目标函数构建单元用于通过量子近似优化算法qaoa，初始化波形频率f、振幅值b和相位φ，定义目标函数f(f，b，φ)，分析波形参数对应的量子态ψ>，优化综合指标系数zb中的信噪比snr和误码率ber；
38、所述目标函数f(f，b，φ)通过以下算法公式获取；
39、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：包括波形初始化模块、波形生成模块、波形评估模块、量子反馈优化模块和迭代优化模块；
2.根据权利要求1所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述波形初始化模块包括定义射频波形参数单元和初始化量子反馈参数单元；
3.根据权利要求2所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述波形生成模块包括初始波形生成单元、波形仿真单元和信噪比和误码率计算单元；
4.根据权利要求3所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述波形仿真单元用于在确定初始射频波形W(t)后，通过射频信号发生器生成实际的射频波形，使用MATLAB和Simulink仿真工具对初始设定的射频波形进行仿真，根据仿真得到的参数设置，在硬件上通过射频信号发生器生成实际的射频波形，利用Simulink中的信号处理模块和波形生成器工具，在仿真环境中生成射频波形，利用MATLAB对仿真结果进行分析和处理，使用射频信号发生器生成实际的射频波形，通过设定相应的参数来实现所需的波形特性，利用示波器对生成的射频
5.根据权利要求3所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述信噪比和误码率计算单元包括信噪比计算单元、误码率计算单元和综合计算单元；
6.根据权利要求5所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述综合计算单元用于将所获取的信噪比SNR和误码率BER，无量纲处理后进行相关联计算，获取综合指标系数Zb；
7.根据权利要求6所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述波形评估模块用于预设波形指标阈值Z与所获取的综合指标系数Zb，进行初步对比评估进行分析当前射频波形的异常情况，具体评估内容如下；
8.根据权利要求1所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述量子反馈优化模块包括量子反馈优化单元和量子优化算法单元；
9.根据权利要求8所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述量子优化算法单元包括目标函数构建单元和参数优化单元；
10.根据权利要求9所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述迭代优化模块用于再获取优化后的信噪比SNR和误码率BER的相关参数，进行综合计算获取新综合指标系数Zb1，并进行评估具体评估方案如下；
...【技术特征摘要】
1.一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：包括波形初始化模块、波形生成模块、波形评估模块、量子反馈优化模块和迭代优化模块；
2.根据权利要求1所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述波形初始化模块包括定义射频波形参数单元和初始化量子反馈参数单元；
3.根据权利要求2所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述波形生成模块包括初始波形生成单元、波形仿真单元和信噪比和误码率计算单元；
4.根据权利要求3所述的一种自适应射频波形优化与量子反馈系统，其特征在于：所述波形仿真单元用于在确定初始射频波形w(t)后，通过射频信号发生器生成实际的射频波形，使用matlab和simulink仿真工具对初始设定的射频波形进行仿真，根据仿真得到的参数设置，在硬件上通过射频信号发生器生成实际的射频波形，利用simulink中的信号处理模块和波形生成器工具，在仿真环境中生成射频波形，利用matlab对仿真结果进行分析和处理，使用射频信号发生器生成实际的射频波形，通过设定相应的参数来实现所需的波形特性，利用示波器对生成的射频波形进行实时监测和分析。
5.根据权利要求3所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹小波，许凡，林海川，曾耿华，
申请(专利权)人：成都中微达信科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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