(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211356451.X (22)申请日 2022.11.01 (71)申请人 香港中文大 学 （深圳） 地址 518100 广东省深圳市龙岗区龙城街 道龙翔大道 2001号 申请人 香港中文大 学 （深圳） 未来智联网络 研究院　 中国联合网络通信有限公司研究院 (72)发明人 陈益龙　花浩程　许杰　崔曙光　 徐乐西　 (74)专利代理 机构 成都巾帼知识产权代理有限 公司 5126 0 专利代理师 邢伟 (51)Int.Cl. H04L 25/02(2006.01)H04B 7/0413(2017.01) H02J 50/20(2016.01) H02J 50/40(2016.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 一种感知、 通信和传能一体化传输方法 (57)摘要 本发明涉及一种感知、 通信和传能一体化传 输方法， 属于无线通信技术领域， 包括： S1、 基于 ISAC和SWIPT技术进行传感感知、 通信和能量传 输一体化MIMO系统的建模； S2、 对步骤S1中的信 道进行估计， 并构建传感感知、 通信和能量传输 三者之间性能权衡的优化问题； S3、 对步骤S2中 的优化问题进行求解， 并刻画CRB ‑速率‑能量性 能可达区域； S4、 根据传感感知、 通信和能量传输 三者不同的性能需求， 找到C ‑R‑E区域的帕累托 边界上的不同CRB ‑速率‑能量对， 求解出相应的 传输协方差矩阵。 本发明可 以根据针对传感、 通 信和能量传输三者的不同性能需求， 采用不同的 传输策略， 以满足6G物联网时代多样的应用需 求。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 115412410 A 2022.11.29 CN 115412410 A 1.一种感知、 通信和传能一体化传输方法， 其特 征在于： 所述 一体化传输方法包括： S1、 基于ISAC和SW IPT技术进行传感 感知、 通信和能量传输一体化MIMO系统的建模； S2、 对步骤S1中的信道进行估计， 并构建传感感知、 通信和能量传输三者之间性能权衡 的优化问题； S3、 对步骤S2中的优化问题进行求解， 并刻画CRB ‑速率‑能量性能可达区域， 即C ‑R‑E区 域； S4、 根据传感感知、 通信和能量传输三者不同的性能需求， 找到C ‑R‑E区域的帕累托边 界上的不同CRB ‑速率‑能量对， 求 解出相应的传输协方差矩阵。 2.根据权利要求1所述的一种感知、 通信和传能一体化传输方法， 其特征在于： 步骤S1 包括的具体内容如下： 一体化MIMO系统包括一台混合接入点， 表示为H ‑AP， 一台能量收集接收机， 表示为EH， 一台信息解码接收机， 表示为ID， 和一个待估计传感目标 组成， 多天线混合接入点 发射无线 电信号以实现同时与信息解码接 收机通信， 对能量收集接 收机进行能量传输， 并根据回波 信息对待估计传感目标进行 雷达传感； 从点目标和扩展目标两个方面构建雷达传感目标模型， 以及构建通信模型和无线功率 传输模型， 分别以基于传输协方差矩阵估计CRB、 可实现的数据速率和收集的能量水平作为 指标。 3.根据权利要求2所述的一种感知、 通信和传能一体化传输方法， 其特征在于： 所述混 合接入点配备了一组均匀线性阵列的 个发射天线和 个用于传感的接收天线， 能量收 集接收机和信息解码接收机分别配备了 和 个接收天线； 在准静态窄带信道模型中无线信道在由 个符号组成的持续时间内保持不变， 设置 分别从混合接入点的发射机到能量收集接收机的信道矩阵， 表示从混合接入点的 发射机到信息解码接收机的信道矩阵， 表示从混合接入点的发射机到传感目标再到混 合接入点的接收机的目标响应矩阵； 对于每个符号 ， 设置 表示混合接入点处的发射信号， 在整个传输持续 时间内的发射信号表示为 ， 表示M×L的复数空间矩阵， 表 示圆对称的复高斯随机向量， 具有零均值和协方差矩阵 ，H表示 做共轭转置处 理； 样本一致性矩阵近似为传输协 方差矩阵， 即 ， 其中 为待优化设计变量， 设置混合接入点受限于最大功率预算 ， 则有 ， tr表示矩阵的 迹。 4.根据权利要求3所述的一种感知、 通信和传能一体化传输方法， 其特征在于： 从点目 标构建雷达传感目标模型包括： 对于点目标， 其目标响应矩阵为权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115412410 A 2， 其中 ， 和 分别表示发射阵 列和接收阵列的导向向量， 表示离开角或者到达角， 表示复反射系数， T表示做转置处 理； 目标类型为点目标时， 混合接入点将 和 作为未知参数来估计， 用来估计 对应的 CRB表示为 的函数， 表达式为： 其中 ， 下文中定义和 。 5.根据权利要求3所述的一种感知、 通信和传能一体化传输方法， 其特征在于： 从扩展 目标构建雷达传感目标模型包括： 对于扩展目标， 其目标响应矩阵为 ， 其中Q表示扩展目标处的散射体的数目， 表示第 个散射体的离开/到达角， 表示第 个散射体的复反射系数， 其幅值 为路径增益， 其相位在 中均匀随机分布； 目标类型为扩展目标时， 混合接入点将完整的目标响应矩阵 作为未知参数来估计， 设置 ， 即混合接入点的接收天线个数不少于其发射天线个数， 估计 的Fisher信 息矩阵表示为 ， 而对应的CRB 矩阵由 表示， *表示 共轭， 表示维度为 的单位矩阵， 采用基于CRB矩阵迹的标量CRB度量作为性能度量， 其表示为 的函数为 。 6.根据权利要求1所述的一种感知、 通信和传能一体化传输方法， 其特征在于： 构建通 信模型包括： 考虑从混合接入点到信息解码接收机的点对点MIMO通信， 信息解码接收机在 符号 处的接受信号表示为 ， 其中 表示信息解码接收 机处的加性高斯白噪声， 是一个复 高斯随机向量， 具有零均值和协方差矩阵 ， 表示 的复数空间矩阵， 在容量实现的高斯信号传输情况下达到的数据传输速率为 ， det表示行列式。 7.根据权利要求1所述的一种感知、 通信和传能一体化传输方法， 其特征在于： 构建无 线功率传输模型包括： 考虑从混合接入点到能量接 收机的无线功率传输， 能量接 收机通过 整流器将接收到的射频信号转换为直流信号以收集能量， 由于接收到的直流功 率是随着接 收到的射频功率的增加而单调增加的， 采用能量接 收机接收到的射频功率作为性能度量，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115412410 A 3