【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信技术和雷达信号处理领域，具体涉及一种在otfs传感系统中时延和多普勒域的两步幅度质心校正算法。
技术介绍
1、即将到来的第六代移动通信系统将应用于各种各样的场景，例如非地面网络、车辆互联网和智能制造，这些场景需要灵活性，可扩展性和精确的传感能力。虽然5g已经描述了物联网应用中水平/垂直0.2m/1m的定位精度，但未来的应用可能需要更高的精度。传统上，通信和感知在不同的设备和频率上实现。然而，自20世纪90年代以来，由于需要高频率和紧凑的硬件，将这两种功能集成到单个设备中已成为一种趋势。鉴于此，感知可能是6g的固有能力，这可能有助于研究集成感知和通信(isac)技术。
2、近年来，isac引起了人们的极大关注，大多数现有方法都涉及资源共享和共波设计。传统方法分为将时间、频率或天线等资源分配到正交空间中，然后分别分配给通信和感知。然而，资源共享未能充分整合感知和通信，因为它们仍然是独立进行的。实现isac的典型方法是以雷达为中心的共波设计。这一领域的代表性研究包括调频连续波(fmcw)和轨道角动量(oam)等。最近，越来越强调以通信为中心的共波设计，正交频分复用(ofdm)具有通信的优点，包括高频谱效率、对频率选择性衰落的鲁棒性和低复杂度均衡，并且已经在低移动性场景中证明了可接受的感知精度。然而，在高移动性场景中，子载波之间的正交性可能会受到损害，导致性能不佳。
3、最近，已经提出了一种新颖的二维(2d)调制技术，称为正交时频空调制(otfs)，作为高多普勒场景的解决方案。在otfs中，
4、otfs调制技术表现出雷达感知的固有优势，因为它在时延-多普勒(dd)域中操作，其中可以提取目标的时延和多普勒特性以用于信道估计和感知。与otfs-isac相关的主要挑战是在有限的tf资源和分辨率要求之间进行权衡。一种方法涉及在一组dd网格上实现似然比搜索。然而，每个网格点都需要进行高维矩阵乘法，这导致了显著的计算负担。此外，选择偏差问题已成为一个新的挑战。当校准样本不代表整个信道响应时，特别是在低信噪比(snr)的情况下，这导致感知精度的相当大的降级。
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otfs传感系统中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，设计导频帧结构；
4、步骤2，计算接收信号的幅度；
5、步骤3，使用三个dft样本，计算离散信道响应的质心，以获得目标的距离和速度。
6、进一步的，步骤1中，设计导频帧结构，由xp表示的导频被策略性地定位在dd网格点上，其中，u＝1，2，…，u表示多导频的索引，为简便起见，设计导频帧，如下式(1)：
7、
8、结合围绕每个导频的保护间隔，以排除相邻导频之间的潜在重叠，时延和多普勒轴中的保护间隔的长度分别满足ms≥lmax和ng≥kmax，其中，和将峰值位置限制在和的特定区域内，此外，需要插入保护间隔，以避免来自相邻导频的旁瓣干扰，根据时延和多普勒将保护间隔的长度分别定义为nk和ml，为了避免多普勒频散和时延的影响，在信号中插入nk×ml的保护区。
9、进一步的，步骤2中，将计算接收信号的幅度表示为|y[k，l]|，并将网格γ划分为子网格γ1，…，γu，在每个子网格中，执行峰值检测，如下式(2)：
10、
11、其中，和表示子网格γu的整数多普勒和时延索引。
12、进一步的，步骤3中，使用三个dft样本，计算离散信道响应的质心，以获得目标的距离和速度：
13、步骤3.1，在子网格γu中执行的ts-abc的第一步骤，如下式(3)：
14、
15、其中，表示时延索引，并且表示沿时延轴沿着峰值周围的三个dft样本；
16、步骤3.2，沿多普勒轴计算三个dft样本幅度和多普勒索引的加权之和，并将结果除以三个dft样本的振幅之和，得到子网格γu中的第一校准步骤的多普勒指数，如下式(4)：
17、
18、其中，表示沿峰值周围的多普勒轴的三个dft样本的幅度，而表示多普勒指数；
19、步骤3.3，从步骤3.2和步骤3.1中得到的和中减去放置在发送帧的导频位置，将和记为第一步校正的结果，分别表示为和在子网格γu中执行的ts-abc的第二步，如下式(5)-(6)：
20、
21、
22、步骤3.4，将提供的dft峰值与在第一步骤中获得的每个子网格的校准结果进行比较；
23、步骤3.5，选择面向初步估计的第二个dft样本进行进一步检查，在第二步校准中，计算时延和多普勒索引的统计平均值，得出了目标的距离和速度分别为下式(7)-(8)：
24、
25、
26、本专利技术所述方法与现有技术相比具有如下特点：
27、1.本专利技术所述方法采用了更为简单的优化目标函数并降低了一体化信号联合预编码矩阵的计算复杂度，更适用于大规模天线场景。
28、2、通过计算机仿真表明，本专利技术所述方法能够有效的在目标方位生成波束且生成波束的峰旁比优于现有技术且在波束探测性能方面也取得了比现有技术更优的性能。
29、3、capon谱估计方法的优点在于将非目标角度的功率估计最小化，只保留目标角度的功率，因此在目标处产生极高的峰值，易于设道阈值来检测出目标doa(到达角)，而capon方法相比较music的方法而言不用知道信源个数，复杂度更低，相比最为简单的空间fft而言，分辨率又更高，因此capon谱估计方法的性能在分辨率与复杂度之间有良好的折衷，有助于为本专利技术所述方法提供简单且高效的空间谱估计。
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1.一种在OTFS传感系统中时延和多普勒域的两步幅度质心校正算法，所述算法包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述算法，步骤1中，所述设计导频帧结构：由xp表示的导频被策略性地定位在DD网格点上，其中u＝1，2，…，U表示多导频的索引，为简便起见，设计导频帧，如下式(1)：
3.按照权利要求1所述算法，步骤2中，所述计算接收信号的幅度：将计算接收信号的幅度表示为|y[k，l]|，并将网格Γ划分为子网格Γ1，…，ΓU，在每个子网格中，执行峰值检测，如下式(2)：
4.按照权利要求1所述算法，步骤3中，所述使用三个DFT样本，计算离散信道响应的质心，以获得目标的距离和速度：
【技术特征摘要】
1.一种在otfs传感系统中时延和多普勒域的两步幅度质心校正算法，所述算法包括以下步骤：
2.按照权利要求1所述算法，步骤1中，所述设计导频帧结构：由xp表示的导频被策略性地定位在dd网格点上，其中u＝1，2，…，u表示多导频的索引，为简便起见，设计导频帧，如下式(1)：
3.按照...
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