本發(fā)明屬于通信感知，涉及一種單符號(hào)通感一體波形的生成發(fā)送和接收方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、通信感知一體化相關(guān)方面的研究在近年得到了學(xué)術(shù)界和無線通信行業(yè)的廣泛關(guān)注，雷達(dá)和通信的頻譜共享可以最大限度地利用頻帶資源，使兩種系統(tǒng)均能實(shí)現(xiàn)更大的帶寬；兩個(gè)系統(tǒng)共用包括天線陣列、射頻收發(fā)組件和信號(hào)處理模塊等硬件設(shè)備，能使系統(tǒng)的體積、重量、功耗、價(jià)格大幅降低，既能節(jié)約成本和資源，又提升了系統(tǒng)的便攜性。

2、如何從信號(hào)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)使一體化系統(tǒng)能在更低的資源消耗中實(shí)現(xiàn)更好的通信和感知性能，是通感領(lǐng)域中的一個(gè)熱點(diǎn)研究問題。

3、現(xiàn)有的技術(shù)方案有通過時(shí)分或頻分復(fù)用的方法將感知信號(hào)和通信信號(hào)直接組合成為通感信號(hào)，或是以優(yōu)化處理后的ofdm信號(hào)作為感知信號(hào)，同時(shí)完成感知和通信的功能。

4、如專利cn202211553853.9提出了一種通信和感知信號(hào)波形采用時(shí)頻復(fù)用工作方式。通信信號(hào)和感知信號(hào)在該系統(tǒng)工作過程中使用相同頻段，在該頻段內(nèi)通信和感知信號(hào)的頻率隨時(shí)間按設(shè)計(jì)規(guī)律變化，盡可能充分利用了頻譜資源。該專利采用時(shí)頻資源分配的方式實(shí)現(xiàn)通信和感知的功能，資源不共享會(huì)不可避免地帶來額外的時(shí)頻資源消耗，并且系統(tǒng)在通信和感知上各自的單項(xiàng)性能將明顯低于單功能系統(tǒng)。

5、專利cn201710170730.x提出了一種把通信信號(hào)嵌入到ofdm雷達(dá)信號(hào)中的每個(gè)子載波上，實(shí)現(xiàn)通信雷達(dá)信號(hào)的一體化的設(shè)計(jì)。并采用格雷編碼技術(shù)結(jié)合序列循環(huán)移位技術(shù)來同時(shí)降低的一體化信號(hào)的峰均比和主旁瓣比。專利cn202111244523.7提出了一種基于ofdm信號(hào)的雷達(dá)通信一體化方法，設(shè)置雷達(dá)通信一體化的ofdm(orthogonal?frequencydivision?multiplexing，正交頻分復(fù)用技術(shù))梳狀譜信號(hào)。將lfm雷達(dá)感知信號(hào)和通信信號(hào)分別以不同間隔調(diào)制在子載波上，形成了通感一體信號(hào)，其感知能力繼承了lfm的優(yōu)良性能，同時(shí)可以承載ofdm通信信號(hào)。

6、這兩個(gè)專利通過對(duì)ofdm信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其ofdm符號(hào)整體或部分子載波獲得近似于雷達(dá)感知信號(hào)的低峰均比性能。但接收端對(duì)回波信號(hào)的頻域信息提取，其處理前提是要正確求解ofdm信號(hào)，因此測距時(shí)延依賴于時(shí)域信號(hào)中循環(huán)前綴(cp)帶來的循環(huán)移位特性，因此其回波時(shí)延不能超過cp的時(shí)間長度，在3中通過設(shè)計(jì)極長的cp(25μs)來保證這種特性的成立，在實(shí)際通信系統(tǒng)中并不常見?，F(xiàn)有技術(shù)最大的問題是，標(biāo)準(zhǔn)cp無法支撐長距離探測，而傳統(tǒng)方法將2符號(hào)循環(huán)，但是需要消耗2個(gè)符號(hào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種單符號(hào)通感一體波形的生成發(fā)送和接收方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，克服資源浪費(fèi)，提升時(shí)間效率。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案為：一種單符號(hào)通感一體波形的生成發(fā)送方法，包括如下步驟：

3、根據(jù)感知距離遠(yuǎn)近選擇不同flag探測窗，采用打孔映射方法，根據(jù)flag進(jìn)行不同頻域間隔的映射，將時(shí)頻序列映射到頻域梳分的空白位置，時(shí)域單符號(hào)周期重復(fù)，得到不同的重復(fù)波形。

4、本基礎(chǔ)方案的工作原理和有益效果在于：本技術(shù)方案利用單符號(hào)的雙周期重復(fù)實(shí)現(xiàn)長距波形，時(shí)頻映射為頻域梳分，時(shí)域單符號(hào)重復(fù)。發(fā)送側(cè)采用額外的打孔映射的方法，將一個(gè)slot打孔的空白映射到梳分空白處，克服梳分的資源浪費(fèi)，并根據(jù)遠(yuǎn)近探測選擇不同的flag探測窗選擇不同的重復(fù)波形，降低isi，提高效率。

5、進(jìn)一步，將時(shí)頻序列映射到頻域梳分的空白位置的方法為：

6、將原始流程新增空白映射，根據(jù)flag進(jìn)行不同間隔kk的映射；

7、設(shè)符號(hào)上n的頻域序列s[k]，k＝0,1…,n-1，對(duì)于一段離散頻域序列的時(shí)域表征為：

8、

9、其中，e是自然對(duì)數(shù)底數(shù)，k為子載波號(hào)；n是ifft變換點(diǎn)數(shù)；

10、對(duì)頻域序列s[k]進(jìn)行間隔kk插0，得到新的頻域序列s1[k]，k＝0,1…,2n-1，表征為：

11、

12、其中，m是子載波序號(hào)，s[m]是s[k]的第m個(gè)子載波的數(shù)值；

13、新序列時(shí)域表征為：

14、

15、得

16、

17、g為大于2的正整數(shù)，

18、由頻域間隔kk內(nèi)插0得到一個(gè)時(shí)域呈雙周期/三周期/四周期/……/(g+2)周期重復(fù)的感知信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離感知。

19、省去原始的打孔和縮短，將序列映射到梳分的空白位置，克服梳分的資源浪費(fèi)。

20、本發(fā)明還提供一種單符號(hào)通感一體波形的接收方法，設(shè)置間隔的通信時(shí)隙和感知時(shí)隙，在通信時(shí)隙進(jìn)行通信接收，在感知時(shí)隙進(jìn)行感知接收；

21、通信接收時(shí)，根據(jù)flag進(jìn)行波形合并疊加；

22、感知接收時(shí)，根據(jù)flag進(jìn)行波形截?cái)嗵幚怼?/p>

23、本技術(shù)方案利用單符號(hào)遠(yuǎn)中近接收截取方法，用以抗符號(hào)間干擾，得到效果相比傳統(tǒng)2符號(hào)，時(shí)間效率提升1倍。

24、進(jìn)一步，感知接收方法為：

25、s41，信號(hào)截取：

26、感知接收端在感知信號(hào)發(fā)出的時(shí)間戳后半個(gè)ofdm符號(hào)時(shí)間開窗將回波信號(hào)截取；

27、s42，快門限處理：

28、匹配序列為發(fā)射感知信號(hào)雙周期中的一個(gè)周期，經(jīng)過時(shí)延后回波信號(hào)看作匹配序列的循環(huán)位移，獲得回波序列后求解時(shí)延；

29、s43，多周期積累及后端處理：

30、采集多個(gè)周期的感知序列后對(duì)慢門限維度進(jìn)行fft，獲得感知目標(biāo)速度信息，并通過脈沖積累提高其距離維度的感知信號(hào)強(qiáng)度。

31、感知接收時(shí)，根據(jù)flag進(jìn)行波形截?cái)嗵幚怼?/p>

32、進(jìn)一步，步驟s41的具體步驟為：

33、flag＝0，完整符號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)為n時(shí)，接收端在其后n/2個(gè)點(diǎn)開窗采集感知信號(hào)回波；

34、flag＝1，完整符號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)為n時(shí)，接收端在其后n/3個(gè)點(diǎn)開窗采集感知信號(hào)回波；

35、flag＝2，完整符號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)為n時(shí)，接收端在其后n/4個(gè)點(diǎn)開窗采集感知信號(hào)回波；

36、flag＝g，完整符號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)為n時(shí)，接收端在其后n/(g+2)個(gè)點(diǎn)開窗采集感知信號(hào)回波。

37、根據(jù)遠(yuǎn)中近距離選擇不同flag，節(jié)約資源。

38、進(jìn)一步，還具有對(duì)最大不模糊距離恢復(fù)的步驟：

39、若出現(xiàn)最大模糊的問題，利用互質(zhì)解開模糊，若除數(shù)互質(zhì)，利用中國剩余定理恢復(fù)模擬距離：

40、x＝a1(modm1)

41、x＝a2(modm2)

42、x＝ai(modmi)

43、其中，x表示原始不模糊的距離，m1,m2,…mi是多周期模糊的距離；若m1,m2,…mi互質(zhì)，模糊的數(shù)值可以被唯一恢復(fù)，mod為取模運(yùn)算：

44、

45、其中，ti為逆元，timi＝1(modmi),可使用歐幾里得輾轉(zhuǎn)相除法遞歸；mi是公式的中間變量，ai表示第i個(gè)flag對(duì)應(yīng)的模糊距離。

46、雙周期，三周期因?yàn)轭l域打孔操作，對(duì)于雷達(dá)的最大不模糊距離降低，可能出現(xiàn)雷達(dá)探測最大距離的模糊。因?yàn)殡p周期和三周期互質(zhì)，可以利用flag對(duì)應(yīng)周期互質(zhì)的特性，進(jìn)行性能抗模糊的恢復(fù)。

47、進(jìn)一步，通信接收的方法為：

48、s61，信號(hào)獲?。?/p>

49、通信目標(biāo)用戶接收端收到ofdm信號(hào)，進(jìn)行同步，確認(rèn)感知導(dǎo)頻符號(hào)起止位，去掉時(shí)域信號(hào)cp；

50、s62，導(dǎo)頻獲取：

51、根據(jù)flag的取值，得到對(duì)應(yīng)的頻域?qū)ьl序列；

52、s63，信道估計(jì)及后續(xù)處理：

53、由得到的頻域?qū)ьl序列映射到間隔插值的子載波上，獲得信噪比更高的導(dǎo)頻，通信鏈路依賴其獲得對(duì)下行信道進(jìn)行更準(zhǔn)確的信道估計(jì)。

54、通信接收時(shí)，根據(jù)flag進(jìn)行波形合并疊加，操作簡單。

55、進(jìn)一步，步驟s62的具體步驟為：

56、flag＝0時(shí)：

57、將感知導(dǎo)頻符號(hào)的2個(gè)重復(fù)周期時(shí)域信號(hào)疊加，獲得信噪比更高的導(dǎo)頻時(shí)域序列，對(duì)其進(jìn)行子載波點(diǎn)數(shù)長度的fft(n/2點(diǎn))，得到其頻域?qū)ьl序列；

58、flag＝1時(shí)：

59、將感知導(dǎo)頻符號(hào)的3個(gè)重復(fù)周期時(shí)域信號(hào)疊加，獲得信噪比更高的導(dǎo)頻時(shí)域序列，對(duì)其進(jìn)行子載波點(diǎn)數(shù)長度的fft(n/3點(diǎn))，得到其頻域?qū)ьl序列；

60、flag＝2時(shí)：

61、將感知導(dǎo)頻符號(hào)的4個(gè)重復(fù)周期時(shí)域信號(hào)疊加，獲得信噪比更高的導(dǎo)頻時(shí)域序列，對(duì)其進(jìn)行子載波點(diǎn)數(shù)長度的fft(n/4點(diǎn))，得到其頻域?qū)ьl序列；

62、flag＝g時(shí)，

63、將感知導(dǎo)頻符號(hào)的(g+2)個(gè)重復(fù)周期時(shí)域信號(hào)疊加，獲得信噪比更高的導(dǎo)頻時(shí)域序列，對(duì)其進(jìn)行子載波點(diǎn)數(shù)長度的fft(n/(g+2)點(diǎn))，得到其頻域?qū)ьl序列。

64、根據(jù)flag的取值，得到對(duì)應(yīng)的頻域?qū)ьl序列，便于處理。

65、本發(fā)明還提供一種單符號(hào)通感一體波形的生成發(fā)送系統(tǒng)，包括自發(fā)自收的感知系統(tǒng)，所述感知系統(tǒng)執(zhí)行本發(fā)明所述生成發(fā)送方法，進(jìn)行單符號(hào)通感一體波形的生成發(fā)送。

66、本系統(tǒng)通過單符號(hào)遠(yuǎn)中近發(fā)送映射方法，用以抗符號(hào)間干擾。

67、本發(fā)明還提供一種單符號(hào)通感一體波形的接收系統(tǒng)，包括自發(fā)自收的感知系統(tǒng)，所述感知系統(tǒng)執(zhí)行本發(fā)明所述接收方法，進(jìn)行單符號(hào)通感一體波形的接收。

68、增加flag標(biāo)志位，收發(fā)根據(jù)flag信號(hào)進(jìn)行不同的波形生成和接收截取，提升工作效率。

69、本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)存儲(chǔ)執(zhí)行本發(fā)明所述生成發(fā)送方法的程序，和/或存儲(chǔ)執(zhí)行本發(fā)明所述接收方法的程序。

70、將相應(yīng)方法存儲(chǔ)在介質(zhì)中，便于安裝在不同設(shè)備上使用。