本發(fā)明涉及無線通信，特別是指一種應(yīng)用于通感一體化網(wǎng)絡(luò)的pinching天線位置匹配方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，新一代網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正逐步從單一功能向多功能融合的方向演進(jìn)。通感一體化(isac，integrated?sensing?and?communication)網(wǎng)絡(luò)作為一種同時支持高效通信和精準(zhǔn)環(huán)境感知的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，受到廣泛關(guān)注。其核心目標(biāo)是通過共享硬件資源和頻譜資源，實(shí)現(xiàn)通信與感知的高效協(xié)作，滿足未來智能化社會在自動駕駛、智慧城市、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用需求，是下一代無線通信系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。傳統(tǒng)的固定式天線設(shè)計往往難以適應(yīng)復(fù)雜的場景需求。具體而言，通感一體化網(wǎng)絡(luò)面臨以下主要挑戰(zhàn)：

2、1)頻譜資源的高效利用：通信和感知功能共享頻譜資源，需要天線具有較高的方向性和靈活性，以減少信號干擾并提高資源利用效率。

3、2)動態(tài)環(huán)境適應(yīng)性：在復(fù)雜動態(tài)場景中(如城市高密度區(qū)域)，天線需要能夠根據(jù)環(huán)境變化進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，以確保通信質(zhì)量和感知精度。

4、3)多天線系統(tǒng)的協(xié)同：通感一體化網(wǎng)絡(luò)通常采用多天線系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)更廣的覆蓋范圍和更高的感知分辨率。然而，多天線系統(tǒng)中的天線位置匹配問題直接影響信號傳輸性能和感知精度。

5、近年來，靈活天線系統(tǒng)(如智能反射表面、流體天線系統(tǒng)和可移動天線)受到了廣泛關(guān)注。由于其能夠動態(tài)重構(gòu)無線信道的特性，靈活天線系統(tǒng)相比傳統(tǒng)固定位置天線系統(tǒng)可以顯著提升性能。然而，在大多數(shù)現(xiàn)有的靈活天線系統(tǒng)中，天線位置的變化范圍通常僅限于波長尺度，這限制了它們對抗大規(guī)模路徑損耗的能力。此外，許多現(xiàn)有靈活天線系統(tǒng)的高昂成本也限制了它們在現(xiàn)實(shí)場景中的應(yīng)用。在此背景下提出的pinching天線系統(tǒng)，其通過在介質(zhì)波導(dǎo)上的任意位置應(yīng)用低成本介電材料(例如塑料衣夾)，可以創(chuàng)建新的視距鏈路和/或增強(qiáng)現(xiàn)有的收發(fā)信道。

6、pinching天線具有以下兩個顯著特征：

7、支持視距通信的能力：pinching天線的使用可以創(chuàng)建新的視距收發(fā)鏈路或增強(qiáng)現(xiàn)有的視距鏈路，因?yàn)閜inching天線的位置可以靈活地進(jìn)行大范圍調(diào)整，因此可以輕松地將pinching天線部署在目標(biāo)接收器附近以建立強(qiáng)大的視距鏈路。

8、靈活配置天線系統(tǒng)的能力：通過簡單地添加額外的pinching(或釋放現(xiàn)有的pinching)，可以增加(或減少)pinching天線系統(tǒng)的規(guī)模。此外，多個pinching天線可以靈活且低成本地應(yīng)用于一個或多個波導(dǎo)，為mimo系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一條新途徑。

9、pinching天線作為一種新型天線設(shè)計方案，其靈活的輻射模式和適應(yīng)性強(qiáng)的布局能力展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。然而，現(xiàn)有研究中尚缺乏一種系統(tǒng)性的方法對pinching天線在通感一體化網(wǎng)絡(luò)中的位置進(jìn)行動態(tài)匹配，從而充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于通感一體化網(wǎng)絡(luò)的pinching天線位置匹配方法及裝置，以解決現(xiàn)有研究中尚缺乏一種系統(tǒng)性的方法對pinching天線在通感一體化網(wǎng)絡(luò)中的位置進(jìn)行動態(tài)匹配，從而充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一方面，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于通感一體化網(wǎng)絡(luò)的pinching天線位置匹配方法，所述應(yīng)用于通感一體化網(wǎng)絡(luò)的pinching天線位置匹配方法包括：

4、獲取pinching天線可部署位置集合，并建立信道模型，確定通感一體化網(wǎng)絡(luò)中通信用戶數(shù)據(jù)速率需求和感知精度需求；

5、基于通信用戶數(shù)據(jù)速率需求和感知精度需求，綜合考慮通信性能、感知精度及資源利用效率，構(gòu)建以通信用戶數(shù)據(jù)速率和感知精度為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型；

6、利用預(yù)設(shè)的智能算法對優(yōu)化模型進(jìn)行求解，在pinching天線可部署位置集合中探索最優(yōu)的pinching天線位置匹配子集，實(shí)現(xiàn)pinching天線在通感一體化網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)位置匹配，使得通感一體化網(wǎng)絡(luò)的通信性能和感知精度最大化。

7、進(jìn)一步地，所述基于通信用戶數(shù)據(jù)速率需求和感知精度需求，綜合考慮通信性能、感知精度及資源利用效率，構(gòu)建以通信用戶數(shù)據(jù)速率和感知精度為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型，包括：

8、通過設(shè)置通信用戶數(shù)據(jù)速率和感知精度的加權(quán)系數(shù)進(jìn)行性能權(quán)衡，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，構(gòu)建以通信用戶數(shù)據(jù)速率和感知精度為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型。

9、進(jìn)一步地，所述優(yōu)化模型表示為：

10、

11、其中，s表示pinching天線可部署位置集合；γn表示第n個感知目標(biāo)的信號與干擾加噪聲比；γsen表示預(yù)設(shè)的感知精度的閾值；α為球面波參數(shù)；ψm表示第m個用戶的位置；pm表示基站分配給第m個用戶的功率；σ2為噪聲功率；e表示自然常數(shù)，其值約為2.718；j表示虛數(shù)單位；τ表示預(yù)設(shè)的權(quán)重因子；m表示總的用戶數(shù)；n表示pinching天線數(shù)；λ表示無線信號的波長；表示第n個pinching天線的位置；θn表示信號在第n個天線處的相移。

12、進(jìn)一步地，所述智能算法為q-learning算法、粒子群算法或遺傳算法。

13、另一方面，本發(fā)明還提供了一種應(yīng)用于通感一體化網(wǎng)絡(luò)的pinching天線位置匹配裝置，所述應(yīng)用于通感一體化網(wǎng)絡(luò)的pinching天線位置匹配裝置包括：

14、數(shù)據(jù)初始化模塊，用于獲取pinching天線可部署位置集合，并建立信道模型，確定通感一體化網(wǎng)絡(luò)中通信用戶數(shù)據(jù)速率需求和感知精度需求；

15、優(yōu)化模型構(gòu)建模塊，用于基于通信用戶數(shù)據(jù)速率需求和感知精度需求，綜合考慮通信性能、感知精度及資源利用效率，構(gòu)建以通信用戶數(shù)據(jù)速率和感知精度為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型；

16、優(yōu)化計算模塊，用于利用預(yù)設(shè)的智能算法對優(yōu)化模型進(jìn)行求解，在pinching天線可部署位置集合中探索最優(yōu)的pinching天線位置匹配子集，實(shí)現(xiàn)pinching天線在通感一體化網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)位置匹配，使得通感一體化網(wǎng)絡(luò)的通信性能和感知精度最大化。

17、進(jìn)一步地，所述優(yōu)化模型構(gòu)建模塊具體用于：

18、通過設(shè)置通信用戶數(shù)據(jù)速率和感知精度的加權(quán)系數(shù)進(jìn)行性能權(quán)衡，以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求，構(gòu)建以通信用戶數(shù)據(jù)速率和感知精度為優(yōu)化目標(biāo)的優(yōu)化模型。

19、進(jìn)一步地，所述優(yōu)化模型表示為：

20、

21、其中，s表示pinching天線可部署位置集合；γn表示第n個感知目標(biāo)的信號與干擾加噪聲比；γsen表示預(yù)設(shè)的感知精度的閾值；α為球面波參數(shù)；ψm表示第m個用戶的位置；pm表示基站分配給第m個用戶的功率；σ2為噪聲功率；e表示自然常數(shù)，其值約為2.718；j表示虛數(shù)單位；τ表示預(yù)設(shè)的權(quán)重系數(shù)；m表示總的用戶數(shù)；n表示pinching天線數(shù)；λ表示無線信號的波長；表示第n個pinching天線的位置；θn表示信號在第n個天線處的相移。

22、進(jìn)一步地，所述智能算法為q-learning算法、粒子群算法或遺傳算法。

23、再一方面，本發(fā)明還提供了一種電子設(shè)備，其包括處理器和存儲器；其中，存儲器中存儲有至少一條指令，所述指令由處理器加載并執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)上述方法。

24、又一方面，本發(fā)明還提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)中存儲有至少一條指令，所述指令由處理器加載并執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)上述方法。

25、本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

26、本發(fā)明所提供的pinching天線位置匹配方案考慮天線可部署位置集合及通信與感知性能需求；構(gòu)建以通信用戶數(shù)據(jù)速率和感知精度為目標(biāo)優(yōu)化模型，設(shè)定激活天線數(shù)量、干擾控制等約束條件；利用智能算法在離散位置集合中探索最優(yōu)的激活天線子集，輸出最優(yōu)激活天線集合及其部署位置，實(shí)現(xiàn)pinching天線在通感一體化網(wǎng)絡(luò)中的最優(yōu)位置匹配，進(jìn)而獲得通信性能和感知精度的最大化。解決了通感一體化網(wǎng)絡(luò)中激活的pinching天線位置匹配問題，有效提高了通信性能和感知精度，同時優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)資源的利用效率。適用于多種通感一體化場景。