基于通感一体化波束赋形方法及相关设备与流程

所属的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参照图12来描述根据本公开的这种实施方式的电子设备1200。图12显示的电子设备1200仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图12所示，电子设备1200以通用计算设备的形式表现。电子设备1200的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元1210、上述至少一个存储单元1220、连接不同系统组件(包括存储单元1220和处理单元1210)的总线1230。其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元1210执行，使得所述处理单元1210执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。例如，所述处理单元1210可以执行如图2中所示的步骤s210，获取感知目标的感知需求信息；步骤s220，获取感知设备的通信需求信息；步骤s230，根据所述通信需求信息从调度策略表中获取能量传输策略；步骤s240，根据所述感知需求信息和所述能量传输策略确定最优波束赋形矢量。存储单元1220可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)1221和/或高速缓存存储单元1222，还可以进一步包括只读存储单元(rom)1223。存储单元1220还可以包括具有一组(至少一个)程序模块1225的程序/实用工具1224，这样的程序模块1225包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线1230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备1200也可以与一个或多个外部设备1300(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备1200交互的设备通信，和/或与使得该电子设备1200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由设备、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口1250进行。并且，电子设备1200还可以通过网络适配器1260与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器1260通过总线1230与电子设备1200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备1200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施方式中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施方式的步骤。根据本公开的实施方式的用于实现上述方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、服务器、终端或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、服务器、终端或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、服务器、终端、或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。根据本公开的一个方面，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述实施例的各种可选实现方式中提供的方法。应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

背景技术：

1、工业物联网概念引起了工业界与学术界的广泛关注。在自动化工厂等应用场景下，往往需要布置一定量的感知设备来采集环境状态信息，并适时将采集信息上报至云端服务器进行进一步的信息处理。此时，感知与通信功能是工业互联网中非常重要的两项基本能力。此外，基于感知技术和通信技术在频谱和波形等方面存在的相似性，通信感知一体化技术概念也引起了工业界与学术界的广泛关注。部分工程师与学者认为通信感知一体化技术可以降低系统能耗，节省硬件空间。因此，通感一体化技术研究将是3gpp release 19的重要课题。为了保证复杂场景下的通信与感知性能，通信功能和感知功能的高效协作至关重要。

2、在现有技术中，业界大都分别独立地面向通信功能与感知功能进行波束赋形。然而，随着通信与感知的目标数目增加，正交的波束赋形可能无法满足复杂多变的网络需求，同时，感知波束的旁瓣也伴随着能量的泄露。在工业互联网场景中，有的感知设备的供电电路设计与维护成本较高。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种基于通感一体化波束赋形方法、基站设备、感知设备、计算机可读存储介质及电子设备，以至少解决相关技术中的波束赋形方法无法满足复杂多变的网络需求的技术问题。

2、本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

3、本公开的技术方案如下：

4、根据本公开的一个方面，提供一种基于通感一体化波束赋形方法，应用于基站设备，包括：获取感知目标的感知需求信息；获取感知设备的通信需求信息；根据所述通信需求信息从调度策略表中获取能量传输策略；以及根据所述感知需求信息和所述能量传输策略确定最优波束赋形矢量。

5、在本公开的一些实施例中，感知需求信息包括：感知功率约束。

6、在本公开的一些实施例中，通信需求信息包括：信息新鲜度和感知设备电量。

7、在本公开的一些实施例中，根据所述感知需求信息和所述能量传输策略确定最优波束赋形矢量的步骤包括：找出满足所述感知功率约束和感知设备的功率约束的最小波束的模作为所述最优波束赋形矢量策略。

8、在本公开的一些实施例中，该方法还包括：根据所述通信需求信息从调度策略表中获取能量传输策略的步骤之前，所述方法还包括：估计信道状态信息，根据信息新鲜度、感知设备电量执行信息新鲜度优化方法得到对应的调度策略；根据信息新鲜度、感知设备电量以及对应的调度策略建立所述能量传输策略表。

9、在本公开的一些实施例中，估计信道状态信息，根据信息新鲜度、感知设备电量执行信息新鲜度优化方法得到对应的调度策略的步骤中的信息新鲜度优化方法还包括：确定优化目标为最小化平均信息新鲜度；确定约束条件为平均功率约束、稳态概率约束和转移概率约束。

10、在本公开的一些实施例中，该方法还包括：向所述感知设备下发波束赋形矢量策略；接收所述感知设备发送的参考信号建立链路；向所述感知目标发送感知信号；以及向所述感知设备传输能量，以使所述感知设备更新所述信息新鲜度和所述感知设备电量。

11、在本公开的一些实施例中，获取感知设备的通信需求信息的步骤还包括：根据事件或周期性触发获取所述通信需求信息。

12、根据本公开的一个方面，提供一种基于通感一体化波束赋形方法，该方法包括：向基站设备发送通信需求信息，使所述基站设备根据感知目标的感知需求信息和所述通信需求信息确定最优波束赋形矢量。

13、在本公开的一些实施例中，通信需求信息包括：信息新鲜度和感知设备电量。

14、在本公开的一些实施例中，接收所述基站设备下发的所述最优波束赋形矢量；向所述基站设备发送参考信号建立链路；以及回收传输能量，更新所述感知设备电量。

15、在本公开的一些实施例中，该方法还可以包括：监测当前感知设备电量；若所述当前感知设备电量大于给定门限，则监测环境信息，向所述基站周期性上报环境监测信息；更新所述信息新鲜度和所述感知设备电量。

16、根据本公开的又一个方面，提供一种基站设备，该基站设备包括：感知需求获取模块，用于获取感知目标的感知需求信息；通信需求获取模块，用于获取感知设备的通信需求信息；策略获取模块，用于根据所述通信需求信息从调度策略表中获取能量传输策略；以及波束赋形模块，用于根据所述能量传输策略确定最优波束赋形矢量。

17、根据本公开的又一个方面，提供一种感知设备，该感知设备包括：通信需求发送模块，用于向基站设备发送通信需求信息，使所述基站根据感知目标的感知需求信息和所述通信需求信息确定最优波束赋形矢量。

18、根据本公开的又一个方面，提供一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述的基于通感一体化波束赋形方法。

19、根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的基于通感一体化波束赋形方法。

20、本公开实施例方法提出了一种基于信息新鲜度与能量收割的通感一体化波束成型方法，基站可以根据感知目标的感知需求和感知设备的通信需求实时调整波束赋形方案，满足复杂多变的网络需求。

21、进一步地，本公开实施例方法利用感知波束的旁瓣，在完成感知任务的同时，与感知设备建立通信链路完成能量传输，提高了功率利用率。

22、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。