具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

图1是本发明实施例提供的基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法的一种流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法，应用于通信系统，通信系统包括通信宏站、通信微站和用户端，用户端包括第一用户端和第二用户端；

基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法包括：

S101、通信宏站产生第一信号，并利用第一信号感知预设区域内是否存在目标；

S102、通信微站产生第二信号，并将第二信号以功率复用的方式传输至通信宏站、第一用户端及第二用户端，以使第一用户端接收第三信号、并使第二用户端接收第四信号，第三信号和第四信号包括第二信号；

S103、当预设区域内存在目标时，通信宏站接收第五信号，第五信号包括目标的回波信号以及第二信号；

S104、通信宏站将第五信号转发至第一用户端和第二用户端，以使第一用户端根据第三信号和第五信号确定自身的第一通信中断概率、并使第二用户端根据第四信号和第五信号确定自身的第二通信中断概率；

S105、通信宏站根据回波信号和预设感知阈值确定自身的感知概率。

具体而言，通信系统可包括通信宏站、通信微站、第一用户端和第二用户端，其中，第一用户端和第二用户端与通信微站之间的距离不同；也就是说，对于第一用户端和第二用户端，一者为近端用户、另一者为远端用户。可选地，本实施例中第一用户端与通信微站之间的距离大于第二用户端与通信微站之间的距离，则第一用户端为远端用户，第二用户端为近端用户。

在上述基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法中，通信宏站利用第一信号执行感知功能，对预设区域内有无目标存在进行感知，同时通信微站将产生的第二信号以功率复用的方式传输至通信宏站、第一用户端及第二用户端。

可选地，第一信号为：

其中，P_sen表示通信宏站的发射功率，x_r表示预设感知信号。

可选地，第二信号为：

其中，P_com表示通信微站的发射功率，x_f表示第一用户端期望从通信微站接收到的信号，x_n表示第二用户端期望从通信微站接收到的信号，a_f表示第一用户端期望接收到的信号的功率分配系数，a_n表示第二用户端期望接收到的信号的功率分配系数，a_n＜a_f且a_n+a_f＝1，y_c表示第二信号。

可以理解的是，在无线通信中，相对于近端用户来说，远端用户的信道状态较差，本实施例设置第二用户端(即近端用户)的功率分配系数小于第一用户端(即远端用户)的功率分配系数，有利于提高第一用户端和第二用户端通信的公平性。

进一步地，当第一用户端为远端用户、第二用户端为近端用户时，第一用户端接收到的第三信号为：

第二用户端接收到的第四信号为：

其中，表示通信微站至远端用户的信道，表示通信微站至近端用户的信道。

需要说明的是，远端用户和近端用户实际上是依据第一用户端/第二用户端与通信微站之间的距离确定的；在发明的一些其他实施例中，第一用户端也可以为近端用户、第二用户端则为远端用户，相应地，此时第一用户端接收到的第三信号为：

而第二用户端接收到的第四信号为：

可选地，通信宏站根据预设感知信号产生第一信号，并利用第一信号感知预设区域内是否存在目标的步骤，包括：

通信宏站根据预设感知信号以及自身的发射功率产生第一信号，并通过广播第一信号的方式感知预设区域内是否存在目标。

应当理解，本实施例中通信宏站产生第一信号后，利用第一信号直接对预设区域内的目标进行感知，其应用的是通信频谱资源、不需要额外的雷达资源，从而减少了雷达与通信之间的频谱交叠。

具体地，仍以第一用户端为远端用户、第二用户端为近端用户的情况为例进行说明。上述步骤S102中，通信微站将第二信号以功率复用的方式传输至通信宏站、第一用户端及第二用户端后，近端用户处的信号解码顺序依次为x_f与x_n，近端用户处的第二类信干噪比包括：

式中，表示通信微站将第二信号传输至近端用户时接收到远端用户的信干噪比，表示通信微站将第二信号传输至近端用户时接收到近端用户的信干噪比。

而远端用户处只用解码自身所接收到的信号，远端用户处的第一类信干噪比包括：

其中，γ_c＝P_com/N₀表示通信微站的传输信噪比，表示通信微站至近端用户的信道增益，表示通信微站至远端用户的信道增益，表示通信微站将第二信号传输至远端用户时接收到远端用户的信干噪比。

通信宏站执行完感知功能后，若预设区域内存在目标，那么通信宏站接收第五信号，第五信号包括目标的回波信号和第二信号。

可选地，当预设区域内存在目标时，通信宏站接收到的第五信号为：

其中，h_SR表示通信宏站至通信微站的信道，h_RR表示通信微站至目标的信道以及目标至通信微站的信道，δ表示目标引起的功率反射系数，为加性高斯白噪声，y_SR表示第五信号。

进一步地，在上述步骤S104中，通信宏站执行协作中继的功能，将接收到的第五信号重新译码并分别转发至第一用户端和第二用户端。可选地，通信宏站将第五信号转发至第一用户端和第二用户端的步骤之前，还包括：

通信宏站对第五信号进行译码；

上述步骤S104中，通信宏站将第五信号转发至第一用户端和第二用户端，以使第一用户端根据第三信号和第五信号确定自身的第一通信中断概率、并使第二用户端根据第四信号和第五信号确定自身的第二通信中断概率的步骤，包括：

通信宏站将译码后的第五信号分别转发至第一用户端和第二用户端，以使第一用户端采用SIC技术对第五信号进行解码后，根据第三信号及解码后的第五信号计算第一类信干噪比，进一步根据第一类信干噪比确定自身的第一通信中断概率，并使第二用户端采用SIC技术对第五信号进行解码后，根据第四信号及解码后的第五信号计算得到第二类信干噪比，进一步根据第二类信干噪比确定自身的第二通信中断概率。

具体而言，通信宏站执行协作中继的功能，将译码后的第五信号转发至第一用户端和第二用户端，则二者中远端用户和近端用户通过协作接收到的信号分别为：

其中，分别为通信宏站至远端用户与通信宏站至近端用户的信道。

可选地，通信宏站处采用SIC技术对接收到的第五信号进行信号解码。具体而言，通信宏站所接收的第五信号的第三类信干噪比包括：

其中，γ_r＝δP_sen/N₀表示通信宏站的传输信噪比，ρ_RR＝|h_RR|²表示通信宏站至目标与目标至通信宏站的混合信道增益，ρ_SR＝|h_SR|²表示通信微站至通信宏站的信道增益，表示通信宏站处接收到第五信号的信干噪比，表示通信宏站处远端用户的信干噪比，表示通信宏站处近端用户的信干噪比。

近端用户处和远端用户分别接收通信宏站转发的第五信号，第一类信干噪比还包括：

第二类信干噪比还包括：

其中，表示通信宏站至近端用户的信道增益，表示通信宏站至远端用户的信道增益，表示通信宏站转发至近端用户的第五信号的信干噪比，表示通信宏站转发至近端用户的远端用户的信干噪比，表示通信宏站转发至近端用户的近端用户的信干噪比，表示通信宏站转发至远端用户的第五信号的信干噪比，表示通信宏站转发至远端用户的远端用户的信干噪比。

可以理解的是，通信中断概率能够很好的反应出通信系统的性能。当通信宏站不能成功译码通信微站传输的信号，或者远端用户不能成功译码通信微站与通信宏站传输的信号时，远端用户就产生中断。具体地，远端用户的第一通信中断概率为：

erfc(·)表示余误差函数，可以进一步表示为：

其中，γ_thf、γ_thr与γ_thn分别表示信号x_f、x_r与x_n的预设中断阈值，θ₁＝γ_thf/(a_fγ_c-a_nγ_cγ_thf)，θ₂＝γ_thn/(a_nγ_c)，θ₃＝γ_thf/(γ_r-γ_cγ_thf)， A＝γ_thr/γ_r。

当通信宏站不能成功译码通信微站传输的信号，或者近端用户不能成功译码通信微站与通信宏站传输的信号时，近端用户就产生中断，其第二通信中断概率表示为：

其中，

可选地，在上述步骤S103中，当预设区域内存在目标时，通信宏站根据回波信号和预设感知阈值确定自身的感知概率的步骤，包括：

通信宏站将回波信号的包络与预设感知阈值进行比较；

若回波信号的包络大于预设感知阈值，则通信宏站按照如下公式确定自身的感知概率：

其中，γ_d表示预设感知阈值，E表示所述回波信号的包络，I₀(·)表示0阶第一类修正贝塞尔函数，N₀表示加性高斯白噪声的功率，P_d表示感知概率。

本实施例中，通信微站以功率复用的方式将第二信号传输至通信宏站、第一用户端及第二用户端，第一用户端和第二用户端采用串行干扰消除技术进行用户端区分，以对不同的用户端分配不同的信号功率，进而实现了在同一时间/频率/码域内服务多个用户端。

需要说明的是，通信微站至通信宏站的信道、通信微站至用户端的信道、通信宏站至目标的信道、以及目标至通信宏站的信道均为Rayleigh信道。

进一步地，通过仿真实验对上述基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法作进一步说明，仿真条件为：a_f＝0.6，a_n＝0.4，γ_thr＝0.1，γ_thf＝0.2，γ_thn＝0.5，δ＝0.9，N₀＝1，β_RR＝1。

实验1：远端用户与近端用户的通信中断概率随通信微站的传输SNR的变化。

图3是本发明实施例提供的用户端中断概率与通信微站传输信噪比的仿真图，其中，横轴表示通信微站的传输信噪比，纵轴表示远端用户与近端用户的通信中断概率。可选地，设置通信宏站的传输SNR为35dB，由于目标的回波信号对协作链路的通信信号存在很强的干扰，因此相关技术中用户端的中断概率在高SNR区域几乎线性下降，并且本发明提供的基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法中，用户端的中断性能增益也有所减缓。而对于低SAR区域，上述方法与相关技术中用户端的通信中断概率基本相等。另外，远端用户的通信中断性能一直优于近端用户，这是由于远端用户获得了较大的功率分配系数。

实验2：不同预设中断阈值情况下远端用户与近端用户的通信中断概率随通信微站的传输SNR的变化。

图4是本发明实施例提供的不同预设中断阈值下用户端通信中断概率与通信微站传输信噪比的仿真图，其中，横轴表示通信微站的传输信噪比，纵轴表示远端用户与近端用户的通信中断概率，通信宏站的传输SNR为35dB。实验2分别仿真了四种不同预设中断阈值下的用户端通信中断概率，如图4所示，当改变γ_thn时，近端用户与远端用户的通信中断概率都发生了明显的改变；改变γ_thf时，近端用户的通信中断概率几乎保持不变；改变γ_thr时，两用户端的通信中断概率在高SNR情况下改变较为明显。

实验3：通信宏站的感知概率随通信微站与通信宏站传输功率比值的变化。

图5是本发明实施例提供的通信宏站感知概率与通信宏站和通信微站传输功率比值的仿真图，其中，横轴表示通信微站与通信宏站传输功率比值，纵轴表示通信宏站的感知概率。请参见图5，当通信传输功率恒定，增加通信宏站的传输功率，可以直接提升通信宏站的接收SINR，从而提升其感知概率。当P_sen/P_com保持不变，增加通信微站的传输功率，此时，通信宏站的接收SINR依然变大，通信宏站的感知概率得到提升。

可见，相关技术中主要依靠雷达实现感知，本发明提供的基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法则无需占用雷达资源，通信系统本身具有感知功能，并且也提升了通信系统的中断性能和鲁棒性，减少目标回波信号对通信系统的影响。

通过上述实施例可知，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法，应用于通信系统，该通信系统包括通信宏站、通信微站和用户端，用户端包括第一用户端和第二用户端；上述基于非正交多址接入的宏微站协作通信感知方法中，通信宏站产生第一信号后，利用第一信号直接对预设区域内的目标进行感知，其应用的是通信频谱资源、不需要额外的雷达资源，从而减少了雷达与通信之间的频谱交叠。

此外，通信微站产生第二信号后，以功率复用的方式将第二信号传输至通信宏站、第一用户端及第二用户端，第一用户端和第二用户端采用串行干扰消除技术进行用户端区分，以对不同的用户端分配不同的信号功率，进而实现了在同一时间/频率/码域内服务多个用户端。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管在此结合各实施例对本申请进行了描述，然而，在实施所要求保护的本申请过程中，本领域技术人员通过查看所述附图、公开内容、以及所附权利要求书，可理解并实现所述公开实施例的其他变化。在权利要求中，“包括”(comprising)一词不排除其他组成部分或步骤，“一”或“一个”不排除多个的情况。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中列举的若干项功能。相互不同的从属权利要求中记载了某些措施，但这并不表示这些措施不能组合起来产生良好的效果。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。