基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法技术

基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法，属于无蜂窝通信雷达一体化技术领域。为了解决目前雷达目标检测的频谱利用效率有待于进一步提高的问题和目标的多普勒分辨率较低的问题。本发明专利技术将用户的数据信息加载到V

【技术实现步骤摘要】
基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法


[0001]本专利技术属于无蜂窝通信雷达一体化
，具体涉及一种无蜂窝通信雷达一体化通信方法。

技术介绍

[0002]第六代移动通信网络(6G)旨在拥有高质量的通信和高精度的感知能力，因此，无蜂窝通信雷达一体化系统(Cell
‑
free JCR)有望成为一种新颖的技术，可以满足低时延多用户数据传输和高精度多目标检测的需求。首先，在传统宏蜂窝系统中，基站到用户的距离比较远，因此路径损耗造成的信号衰减很大，而且位于小区边缘的用户通信质量比较差。无蜂窝系统通过部署多个分布式接入点，可以减轻大尺度衰落的影响，解决小区边缘问题，有效的提高小区边缘用户的服务质量和通信系统的传输速率。此外，集中式通信雷达一体化系统只能利用单一的基站实现目标检测，无蜂窝通信雷达一体化系统具有多个分布式接入点(AP)，所有接入点通过前向链路连接到中央处理器(CPU)，因此，多个接入点之间可以进行协作，进行联合目标检测，因此具有更高的目标检测概率。传统的正交频分复用(OFDM)信号的频谱利用效率较低，而且具有较低的多普勒分辨率，本专利技术采用向量正交频分复用(V
‑
OFDM)信号作为通信雷达一体化信号，可以在提高频谱利用效率的同时，有效的提高目标检测的多普勒分辨率。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决目前雷达目标检测概率较低的问题，以及频谱利用效率有待于进一步提高的问题和目标的多普勒分辨率较低的问题。
[0004]基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法，包括以下步骤：
[0005]步骤一、所有用户的数据信息加载到V
‑
OFDM的正交子载波上，对每个用户进行功率分配，通过离散逆傅立叶变换，得到时域信号矩阵；
[0006]步骤二、时域信号矩阵经过并串转换、添加循环前缀，形成多个V
‑
OFDM向量块；
[0007]步骤三、根据信道状态信息，以最大化通信和速率为准则，对每个接入点波束形成进行设计；
[0008]步骤四、接入点发射的叠加信号经过脉冲成形器后，形成等效波形信号，通过阵列天线发射；
[0009]步骤五、在用户端，经过带通滤波器对用户接收到的信号进行处理，去掉循环前缀和串并转换后，通过离散傅立叶变换，得到频域信号矩阵；经过相干解调，恢复出对应用户的数据；
[0010]步骤六、在接入点处，经过带通滤波器对目标反射后的回波信号进行处理，通过时域离散逆傅里叶变换和频域离散傅里叶变换算法，分别提取多个目标的时延和多普勒信息，进而获得目标的距离和速度信息。
[0011]进一步地，所述时域信号矩阵其中，B为基站端发射的数据矩阵，P为功
率分配矩阵，为离散傅立叶矩阵；
[0012]离散傅立叶矩阵如下：
[0013][0014]其中，Δ
f
代表子载波间隔，N
c
为V
‑
OFDM的子载波个数，K为用户个数；j表示虚数单位。
[0015]进一步地，接入点波束形成的第m个接入点的发射信号矩阵如下：
[0016]S
m
＝w
m
x
t,cp
[0017]其中，w
m
为第m个接入点的波束形成权值向量，x
t,cp
为V
‑
OFDM向量块经过并串转换和添加循环前缀后的向量。
[0018]进一步地，接入点发射的叠加信号经过脉冲成形器后，第m个接入点的第n
t
根发射天线的等效波形信号表示为
[0019][0020]其中，N为V
‑
OFDM向量块的个数，n
c
和n分别表示子载波、向量块的序号；代表第m个接入点第n
t
根天线的权值；代表第n个V
‑
OFDM向量块中第n
c
个子载波的数据；g(t)为发射矩形脉冲。
[0021]进一步地，所述步骤五的具体过程如下：
[0022]在通信链路中，所有接入点已知用户的信道状态信息，第m个接入点到第k个用户之间的离散时间信道响应建模为
[0023]h
m,k
＝h
m,k
a
t
(Ω
m,k
,φ
m,k
)
[0024]其中，代表第m个接入点到第k个用户的等效信道增益；d
m,k
和β
m,k
分别代表距离和小尺度衰落，α代表路径损耗系数；a
t
(Ω
m,k
,φ
m,k
)代表第m个接入点到第k个用户的导向矢量，Ω
m,k
和φ
m,k
分别代表俯仰角和方位角；
[0025]用户端收到来自所有接入点的发射信号；接收信号经过带通滤波器处理后，去掉循环前缀，经过串并转换后，第k个用户接收的第n个向量块信号表示为
[0026][0027]其中，n
k
表示第k个用户接收的高斯白噪声；
[0028]将第k个用户接收到的所有N个向量块进行排列，得到第k个用户的接收信号为
[0029]通过离散傅里叶变换，第k个用户频域信号矩阵表示为
[0030][0031]其中，为等效频域信道矩阵，为等效波束形成矩阵，N
k
为等效频域噪声；
[0032]经过相干解调，得到用户的数据。
[0033]进一步地，所述步骤六的具体过程如下：
[0034]在雷达链路中，接入点接收到目标反射的回波信号；通过带通滤波器进行信号处理后，第m个接入点收到的回波信号表示为
[0035][0036]其中，η
i
代表第i个目标的反射截面积；Ω
m,i
和φ
m,i
分别代表第m个接入点到第i个目标的功率损耗，俯仰角和方位角；τ
m,i
和f
d,m,i
分别代表第m个接入点相对第i个目标的时延和多普勒频率；
[0037]去掉循环前缀、串并转换和信号合并后，第m个接入点的回波等效信号为
[0038][0039]其中，v
m
中第m个接入点的处理向量，T
m,i
和F
d,m,i
分别为等效时延和多普勒矩阵；
[0040]根据合并向量和数据矩阵得到处理后的信号为G
m
，表示为
[0041][0042]其中，pinv代表矩阵的伪逆运算；
[0043]利用离散逆傅里叶变换估计目标的时延R
m,τ
；然后，对R
m,τ
的每列进行搜索，找到最大的T个值，其标号为因此，第m个接入点相对第i个目标的时延表示为进而得到第m个接入点到第i个目标的距离为
[0044]利本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、所有用户的数据信息加载到V
‑
OFDM的正交子载波上，对每个用户进行功率分配，通过离散逆傅立叶变换，得到时域信号矩阵；步骤二、时域信号矩阵经过并串转换、添加循环前缀，形成多个V
‑
OFDM向量块；步骤三、根据信道状态信息，以最大化通信和速率为准则，对每个接入点波束形成进行设计；步骤四、接入点发射的叠加信号经过脉冲成形器后，形成等效波形信号，通过阵列天线发射；步骤五、在用户端，经过带通滤波器对用户接收到的信号进行处理，去掉循环前缀和串并转换后，通过离散傅立叶变换，得到频域信号矩阵；经过相干解调，恢复出对应用户的数据；步骤六、在接入点处，经过带通滤波器对目标反射后的回波信号进行处理，通过时域离散逆傅里叶变换和频域离散傅里叶变换算法，分别提取多个目标的时延和多普勒信息，进而获得目标的距离和速度信息。2.根据权利要求1所述的基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法，其特征在于，所述时域信号矩阵其中，B为基站端发射的数据矩阵，P为功率分配矩阵，为离散傅立叶矩阵；离散傅立叶矩阵如下：其中，Δ
f
代表子载波间隔，N
c
为V
‑
OFDM的子载波个数，K为用户个数；j表示虚数单位。3.根据权利要求2所述的基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法，其特征在于，接入点波束形成的第m个接入点的发射信号矩阵如下：S
m
＝w
m
x
t,cp
其中，w
m
为第m个接入点的波束形成权值向量，x
t,cp
为V
‑
OFDM向量块经过并串转换和添加循环前缀后的向量。4.根据权利要求3所述的基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法，其特征在于，接入点发射的叠加信号经过脉冲成形器后，第m个接入点的第n
t
根发射天线的等效波形信号表示为其中，N为V
‑
OFDM向量块的个数，n
c
、n分别表示子载波、向量块的序号；代表第m个接入点第n
t
根天线的权值，代表第n个V
‑
OFDM向量块中第n
c
个子载波的数据；g(t)为发射矩形脉冲。
5.根据权利要求4所述的基于向量正交频分复用的无蜂窝通信雷达一体化收发方法，其特征在于，所述步骤五的具体过程如下：在通信链路中，所有接入点已知用户的信道状态信息，第m个接入点到第k个用户之间的离散时间信道响应建模为h
m,k
＝h
m,k
a
t
(Ω
m,k
,φ
m,k
)其中，代表第m个接入点到第k个用户的等效信道增益；d
m,k
和β
m,k
分别代表距离和小尺度衰落，α代表路径损耗系数；a
t
(Ω
m,k
,φ
m,k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：于启月，曹宇，林泓池，徐鹏政，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：