【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信，具体涉及一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法与装置。
技术介绍
1、通感一体化(isac)被认为是第六代移动通信(6g)的关键技术之一，可以实现频谱资源和硬件平台共享。
2、由于第六代移动通信和传感需求的不断增长，越来越多的研究人员正在研究近场通感一体化系统在近场区域的性能，主要目的是为了在保持最小近场通信速率的同时最大化近场感知性能。然而，由于isac系统具有开放和广播的性质，使其易受到非法用户的窃听和拦截，故isac系统的安全问题不容忽视。隐蔽通信的目的是隐藏合法的传输，同时保持信息速率。虽然已有许多学者对隐蔽通信与感知一体化系统以及近场隐蔽通信的相关优化问题进行了研究，但现有的研究尚未探索近场隐蔽通感一体化系统。
3、受已有技术方案的启发，本专利技术研究了一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法与装置，在基站最大发射功率、用户最小通信速率和隐蔽性约束条件下，构建一个评估系统感知性能的crb矩阵最小化优化问题并采用半正定松弛算法来解决原优化问题，给出一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法与装置的设计方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了在近场隐蔽通感一体化系统中最小化评估系统感知性能的crb矩阵而提出的一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法。
2、第一方面，一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，包括：
3、s1：建立一个近场隐蔽通感一体化系统模型；
4、s2：在基站最大发射功率
5、s3:采用半正定松弛算法将原非凸优化问题转化为凸优化问题，获得原问题的全局最优解。
6、所述步骤s1具体包括：
7、建立一个近场隐蔽通感一体化系统，该系统包括一个配备有n个天线的双功能基站(alice)、一个感知目标、k个单天线合法用户(bobs)和一个单天线窃听用户(willie)。
8、所述步骤s2具体包括：
9、规划出目标函数，在基站最大发射功率、用户最小通信速率和隐蔽性约束下，通过联合优化通信波束成形和传感波束成形构建评估系统感知性能的crb矩阵最小化优化问题：
10、
11、其中，p为基站的发射功率预算，rmin,k为第k个合法用户的最小所需通信速率；(1a)是一个非凸优化问题，(1b)代表基站最大发射功率约束，(1c)表示每个合法用户的最小通信速率要求，(1d)代表隐蔽性约束。
12、所述步骤s3具体包括：
13、由于优化问题中目标函数和约束条件具有非凸性，可利用半正定松弛算法对问题(1)有效求解；
14、首先，根据发送信号的协方差矩阵，可将优化问题重述为：
15、
16、s.t.tr(rx)≤p(2b)
17、
18、其中，约束(2d)可以由推导出。由于crb矩阵形式复杂，引入一个辅助矩阵约束(2c)至(2e)是非凸的，采用半正定松弛算法，定义满足fc,k≥0，rank(fc,k)＝1，可将问题(2)进一步转化为：
19、
20、tr(rx)≤p (3c)
21、
22、
23、rank(fc,k)＝1(3g)
24、由于秩1约束，公式(3)仍然是非凸的；在省略秩1约束的情况下，可以使用内点法求解，得到最优解(fc,k,rx)，构造以下秩一解得到通信波束成形fc,k，通过特征值分解得到传感波束成形fr，即：
25、
26、即得到原问题的全局最优解。
27、一种面向近场通信传输的通感一体化设计装置，它包括：
28、模型建立模块，用于建立一个近场隐蔽通感一体化系统模型；
29、方程构造模块，在基站最大发射功率、用户最小通信速率和隐蔽性约束下，通过联合优化通信波束成形和传感波束成形构建评估系统感知性能的crb矩阵最小化优化问题；
30、优化处理模块，采用半正定松弛算法将原非凸优化问题转化为凸优化问题，获得原问题的全局最优解。
31、所述模型建立模块具体包括：
32、建立一个近场隐蔽通感一体化系统，该系统包括一个配备有n个天线的双功能基站(alice)、一个感知目标、k个单天线合法用户(bobs)和一个单天线窃听用户(willie)。
33、所述方程构造模块具体包括：
34、方程构造模块，联合优化通信波束成形和传感波束成形来计算最小评估系统感知性能的crb矩阵的优化方程为：
35、
36、所述优化处理模块具体包括：
37、优化处理模块，鉴于原问题的非凸性，本专利技术首先根据发送信号的协方差矩阵，将原问题重述，而后引入辅助矩阵并采用半正定松弛算法将原非凸优化问题转化为凸优化问题，最终获得原问题的全局最优解。
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1.一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：
5.一种面向近场通信传输的通感一体化设计装置，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5中所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计装置，其特征在于，所述模型建立模块具体包括：
7.根据权利要求5中所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计装置，其特征在于，所述方程构造模块具体包括：
8.根据权利要求5中所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计装置，其特征在于，所述优化处理模块具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：
3.根据权利要求1所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，其特征在于，所述步骤s2具体包括：
4.根据权利要求1所述的一种面向近场通信传输的通感一体化设计方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱政宇，白金，李怡璇，楚征，李兴旺，李铮，徐勇军，杨婧，王飞，郝万明，徐明亮，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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