【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信技术和信号处理领域，具体涉及一种在毫米波otfs-isac系统中的基于dft本征相位的时延和多普勒域的两步幅度质心校正算法。
技术介绍
1、随着6g网络中自动驾驶、无人机网络等潜在应用的涌现，频谱资源短缺的问题越来越突出，集成通信和感知的新范式近来受到了人们的广泛关注。随着无线通信的发展，通信网络和雷达在硬件架构、通用频谱、信道特性、信号处理和网络架构等方面越来越相似。对通信和感知的集成旨在通过包括共享资源、共享信号处理和协议栈以及跨层级、系统的信息共享实现通信和感知的权衡和互惠，同时使硬件和频谱成本大大降低。
2、现阶段，融合雷达和通信的信号设计方法主要可以分为资源共享和波形共享。前者通常使用两种不同的波形，在时、频、空域以正交或非正交的方式分配支撑通信和雷达的传输资源。后者为通信和感知功能设计相同的波形，使两种功能更紧密地结合在一起，相比于资源共享方法，通常能获得更高的性能增益。在共波设计中，按照设计优先级，目前的isac波形可分为以感知为中心的设计、以通信为中心的设计以及传感和通信的协同设计。以感知为中心的设计方法将信息符号调制在以调频连续波(frequency modulatedcontinuous wave,fmcw)为代表的雷达波形上，获得接近最佳的雷达性能，但用于通信的数据速率往往很低。以通信为中心的设计方法通过捕获来自目标的通信回波信号，利用额外的硬件和信号处理算法获取目标的感知参数。
3、作为一种经典的多载波传输方案，正交频分复用(orthogonal freque
4、正交时频空(orthogonal time frequency space,otfs)是一种新型的多载波调制技术，对高动态信道展示出强大的鲁棒性。特别是，otfs系统在时变信道中的误差性能方面明显优于ofdm。在otfs中，信息符号被调制在时延多普勒域的二维网格中，而不是像ofdm一样在时频域复用。每个信息符号经过二维变换映射到dd域基函数上，这些二维基函数占据整个时频资源，提供时频全分集的潜力，以对抗时间选择性衰落和频率选择性衰落。此外，信道在dd域的表征能够与信道反射器的几何特性相耦合，通常在一帧(或几帧)的时间内是准时不变的。由于雷达探测是距离(时延)和速度(多普勒)组的形式，otfs是isac的天然候选者。正是因为这种得天独厚的优势，关于otfs-isac的研究得到了频繁的关注。目前已有的估计方法包括最大似然(maximum likelihood，ml)估计器、广义似然比(generalized likelihood ratio test，glrt)估计器和正交匹配追踪(orthogonalmatching pursuit,omp)算法等。这些算法的任意一次估计都需要遍历整个字典，无形中增加了算法的复杂度和成本代价。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种在毫米波otfs-isac系统中的基于dft本征相位的时延和多普勒域的两步幅度质心校正算法。
2、本专利技术所述方法包括以下步骤：
3、步骤1，对下行信号进行otfs调制；
4、步骤2，建立通信模型；
5、步骤3，建立感知模型；
6、步骤4，对幅度质心进行校准。
7、进一步的，步骤1中，对下行信号进行otfs调制：
8、下行链路中传输给第i个目标的otfs帧结构设计为下式(1)：
9、
10、其中，为导频帧的多普勒初始值，为导频帧的时延初始值，kv＝[2vmaxfcnt/c]为最大多普勒索引，由感知目标的最大速度vmax、符号个数n、采样间隔t以及光速c计算得到，lτ＝[2rmaxmδf/c]为最大时延索引，由感知目标的最大距离rmax、子载波个数m、子载波间隔δf以及光速c计算得到，多普勒间隔和时延间隔分别用来防止分数倍多普勒弥散和时延弥散造成的数据和导频间的相互干扰，和的大小由系统对干扰的忍承受程度以及频谱效率需求决定。
11、进一步的，步骤2中，建立通信模型：
12、对接收信号进行otfs解调，得到下行链路dd域输入输出关系，即下式(2)：
13、
14、其中，fi表示第i个发射波束(bf)的矩阵，ρi表示第i个目标对应的下行链路的复数路径增益，fi表示该条路径的多普勒频移，子载波间隔δf＝1/t，信道导向矢量vi为双程径向多普勒频移，θi为预期方向角，l＝0，1，…，m-1，k＝0，1，…，n-1，k′＝0，1，…，n-1；
15、进一步的，步骤3中，建立感知模型：
16、步骤3.1，设θi为第i个目标车辆相对于基站的转向角，并考虑一个天线间距为d＝λ/2的均匀线性阵列(ula)，λ为载波波长，接收导向矢量表示为下式(3)：
17、
18、步骤3.2，将雷达回波信道建模，如下式(4)：
19、
20、其中，hi表示与第i个目标相关的包括路径损耗和雷达截面系数的双程信道复增益，双程径向多普勒频移为νi，双程时延为τi；
21、由上，阵列天线接收到的nr维回波信号表示为下式(5)：
22、
23、其中，w为方差的时域加性高斯噪声向量，表示发射波束成型矩阵，为p维信号，由向p个目标发送的连续时间信号共同组成，s(t)为发送阵列上的多维传输信号。
24、步骤3.3，将时频域符号通过sfft变换到dd域，接收的导频响应的表达式如下式(6)：
25、
26、其中：
27、
28、
29、ui为接收bf矩阵的第i行，fi为发送bf矩阵的第i列。
30、进一步的，步骤4中，对幅度质心进行校准：
31、步骤4.1，假设收发端的波束指向角均为θi，即fi＝a(θi)且ui＝bh(θi)，在导频检测区域γi内执行幅度谱峰值的检测，即下式(9)：
32、
33、其中，区域γi包括所有满足和的多普勒-时延对(k，l)，(χ，ε)表示幅度谱峰值位置的多普勒-时延对。同时将峰值附近的各个采样点记为：
34、a[n′，m′]＝yi[χ+n′，ε+m′]……(10)。
35、其中，n′和m′分别表示样本在多普勒轴和时延轴距离幅度。
36、谱峰值样本的索引距离。
37、步骤4.2，利用峰值样本和它的左/右邻本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种在毫米波OTFS-ISAC系统中的基于DFT本征相位的时延和多普勒域的两步幅度质心校正算法，其特征在于包括：
2.按照权利要求1所述算法，其特征在于，步骤1所述对下行信号进行OTFS调制：
3.按照权利要求1所述算法，其特征在于，步骤2所述建立通信模型：
4.按照权利要求1所述算法，其特征在于，步骤3所述建立感知模型：
5.按照按照权利要求1所述算法，其特征在于，步骤4所述对幅度质心进行校准：
【技术特征摘要】
1.一种在毫米波otfs-isac系统中的基于dft本征相位的时延和多普勒域的两步幅度质心校正算法，其特征在于包括：
2.按照权利要求1所述算法，其特征在于，步骤1所述对下行信号进行otfs调制：
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