基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于OTFS通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理
，具体涉及一种基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法
。

技术介绍

[0002]随着第五代移动通信技术的飞速发展，
5G
技术已逐渐实现了大规模商用，全球已启动对
6G
技术的研究与探索
。6G
作为下一代无线通信技术，将极大的影响人们的生产生活，
6G
技术将从人与人互联
、
物与物互联逐渐过渡到万物之间互联；
6G
技术提出了新的应用场景，包括智慧城市
、
智慧交通等，其需要同时实现通信信息传递和对周边环境进行感知，随着系统需求与功能的增加，系统需要越来越多的雷达与通信设备，数量庞大的电子设备相互堆砌，不仅会占据大量的空间，而且会造成电磁环境恶化，严重影响各种电子设备的性能，进而影响到整个系统的功能实现
。
因此，实现通信感知一体化具有推动智能交通与智慧城市发展重要的民事意义
。
与此同时，随着电子信息技术的不断发展，通信频段不断向
GHz
的量级发展并且逐渐与雷达频段趋于一致，且雷达与通信具有极为相似的硬件结构，使得通信感知一体化在硬件层面的实现成为可能
。
[0003]现有的正交时频空调制
(Orthogonal Time Frequency Space
，
OTFS)
通信感知一体化信号将雷达与通信分不同的时隙发射，且为实现雷达目标探测在时隙之间增加保护间隔；该一体化系统需要进行时间同步，且通信系统与感知系统不能同时工作，通信信号不可避免的占用了感知探测时间，影响了一体化系统感知性能，且通信只占部分时隙，时域资源利用率较低，通信速率也比较低
。
[0004]因此，亟需改善现有技术中存在的缺陷
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法
。
本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法，包括：
[0007]构建通信感知一体化信号模型，并获取通信感知一体化发射信号；
[0008]基于通信感知一体化发射信号，获取通信感知一体化回波信号；
[0009]对通信感知一体化回波信号进行分块处理，获取回波信号分块处理信号；
[0010]对回波信号分块处理信号进行预处理，构建新的循环前缀信号；
[0011]根据新的循环前缀信号，选择信号门限进行通信信息消除，得到携带时延和多普勒信息的二维指数信号；
[0012]对二维指数信号进行目标参数估计，得到目标参数估计结果
。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术提供的一种基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法，基于基站
通信感知一体化应用场景，设计了一种新的
OTFS
通信感知一体化信号，与现有一体化信号相比系统资源利用率更高，具有更高的通信速率，同时可以实现与现有基站系统的兼容性；基于回波分块方法，对现有的通信信息消除方法进行改进，提出了一种多普勒稳健的目标参数估计方法，解决了传统方法中的不足，可以实现对高速运动目标距离和速度的准确感知
。
[0015]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明
。
附图说明
[0016]图1是现有技术中提供的基于
OTFS
通信感知一体化系统帧结构示意图；
[0017]图2是本专利技术实施例提供的基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法的一种流程图；
[0018]图3是本专利技术实施例提供的智慧交通中通信感知一体化应用场景的一种示意图；
[0019]图4是本专利技术实施例提供的通信感知一体化信号模型的一种示意图；
[0020]图5是本专利技术实施例提供的感知接收端信号分块处理示意图的一种示意图；
[0021]图6是本专利技术实施例提供的
OTFS
通信感知一体化系统中通信误码率随信噪比的变化曲线的一种示意图；
[0022]图7是本专利技术实施例提供的
OTFS
通信感知一体化感知信号处理中目标距离估计的
PLSR
性能随信号门限的变化曲线的一种示意图；
[0023]图8是本专利技术实施例提供的
OTFS
通信感知一体化感知信号处理中目标距离估计的结果的一种示意图；
[0024]图9是本专利技术实施例提供的
OTFS
通信感知一体化感知信号处理中距离
‑
速度二维参数估计结果的一种示意图；
[0025]图
10
是本专利技术实施例提供的
OTFS
通信感知一体化感知信号处理距离和速度估计的均方根误差
(Root Mean Square Error
，
RMSE)
随信噪比的变化图的一种示意图；
[0026]图
11
是本专利技术实施例提供的场景2下
OTFS
通信感知一体化距离估计结果图的一种示意图；
[0027]图
12
是本专利技术实施例提供的场景2下
OTFS
通信感知一体化感知信号处理参数估计结果的一种示意图
。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此
。
[0029]请参见图1所示，图1是现有技术中提供的基于
OTFS
通信感知一体化系统帧结构示意图，其帧结构可分为三层，首先将一帧发射信号分为若干个时隙信号，每个时隙又可以分为通信发射信号
、
雷达发射信号和保护间隔三部分组成，雷达与通信时隙发射波形又可分为循环前缀
(Cyclic Prefix
，
CP)
信号和时域
OTFS
信号；现有的
OTFS
通信感知一体化系统对目标感知时，通常利用发射信号的循环前缀结构，进行通信信息消除，实现感知目标参数估计
。
[0030]现有的通信信息消除法用于
OTFS
通信感知一体化感知信号处理具有算法复杂度
较低，信号处理增益高等优点，但是该算法直接用于
OTFS
感知信号处理也存在一定的问题，分别为：
1、
该算法其遵循底层通信系统，具有有限的感知性能，具体地
CP
在该方法中起着重要的作用，由于
CP<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法，其特征在于，包括：构建通信感知一体化信号模型，并获取通信感知一体化发射信号；基于所述通信感知一体化发射信号，获取通信感知一体化回波信号；对所述通信感知一体化回波信号进行分块处理，获取回波信号分块处理信号；对所述回波信号分块处理信号进行预处理，构建新的循环前缀信号；根据所述新的循环前缀信号，选择信号门限进行通信信息消除，得到携带时延和多普勒信息的二维指数信号；对所述二维指数信号进行目标参数估计，得到目标参数估计结果
。2.
根据权利要求1所述的基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法，其特征在于，所述通信感知一体化发射信号采用连续波体制，包括
N
p
个子帧信号，每个所述子帧信号包括循环前缀信号
、N
s
正交时频空调制通信码元和导频信号，其中，所述循环前缀信号位于所述子帧信号的前面部分，导频信号位于所述子帧信号的任意位置；所述通信感知一体化信号模型发射的第
p
个子帧信号
s
p
(t)
的表达式为：的表达式为：其中，
x
k,l,p
为由
0、1
通信二进制数据流经
PSK
或
QAM
等符号映射之后的通信符号，
N
s
为每个子帧结构信号包含的正交时频空调制通信码元数，
N
c
为正交时频空调制通信码的子载波数，
N
p
为一个信感知一体化发射信号中总的子帧结构信号数，
m
为正交时频空调制通信码的子载波的索引，
n
为正交时频空调制通信码元数的索引，
k
为时延索引，
l
为多普勒索引，
e
为自然底数，
j
为虚数单位，
π
为圆周率，
Δ
f
＝
1/T
为子载波间隔，
T
为正交时频空调制通信码元数的长度，
T
s
为子帧结构信号长度，
T
CP
为子帧结构信号中的循环前缀长度，
rect[t/T]
为矩形窗函数，当
0≤t≤T
时，矩形窗函数取值为1，其他情况下取值为0，
t
为时间
。3.
根据权利要求2所述的基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法，其特征在于，基于所述第
p
个子帧信号
s
p
(t)
，获取第
p
个子帧结构接收的回波信号
r
p
(t)
，其表达式为：
τ
u
＝
2R
u
/c
；其中，
u
为目标索引，
U
为目标总数，
η
u
为第
u
条传输路径响应，
τ
u
为目标回波的时间延迟，
R
u
为第
u
个目标与通信感知一体化信号发射机之间距离，
c
为光速，
v
u
为第
u
个目标的多普勒频率，
v
u
＝
2v
u
/
λ
，
v
u
为目标径向速度，
λ
为通信感知一体化发射信号波长，
w
p
(t)
为加性高斯白噪声
。4.
根据权利要求3所述的基于
OTFS
通信感知一体化多普勒稳健参数估计方法，其特征在于，对所述通信感知一体化回波信号进行分块处理，获取回波信号分块处理信号，包括：
将所述通信感知一体化回波信号进行分块处理，得到个子块，其中，分块处理的采样间隔为
T
′
s
，子块中样本数量为满足约束条件则第一条件成立，其表达式为：获取第
p
个子块中的回波信号分块处理信号
x
p
[i]
，其表达式为：，其表达式为：，其表达式为：，其表达式为：
l
u
＝
τ
u
/T
′
s
；其中，
&lt;
·
&gt;
m
为取模运算，
w
为噪声信号，
i
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永军，王椿富，廖桂生，侯熙楠，唐皓，刘旭宸，李海川，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：