加扰互补码正交频分复用通感一体化信号设计方法技术

本发明专利技术提出一种加扰互补码正交频分复用通感一体化信号设计方法，包括：构造两个正交矩阵A和D；正交矩阵A和正交矩阵D产生第m个子载波上的加扰互补码矩阵C

【技术实现步骤摘要】
加扰互补码正交频分复用通感一体化信号设计方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种加扰互补码正交频分复用(Scrambling Complementary Codes
‑
Orthogonal Frequency Division Multiplexing，SCC
‑
OFDM)通感一体化信号设计方法。

技术介绍

[0002]6G时代，通感融合将成为新的技术挑战，是实现万物感知、万物互联、万物智能的有效手段，通感融合的难点在于如何设计通信感知一体化信号，常见的一体化信号设计方式有两种：一是基于通信信号进行雷达目标探测，即直接采用通信信号作为一体化信号；二是在雷达信号的基础上，把通信信息调制在其信号参数(包括波形、波束和码型等)上，使其同时具备通信和感知两种功能，目前，在采用通信波形实现通感一体化方面，主要采用OFDM信号，这是由OFDM具有子载波调制方式灵活，频谱效率高，便于同步和均衡等优点，在实际通信中得到了广泛的应用，此外，OFDM信号作为通信感知共享信号时，同时具备诸如大时宽带宽积、抗衰落抗截获能力强，频谱利用率高等优点，为此，近年来学者们广泛地研究了OFDM通信感知一体化处理相关技术。
[0003]现阶段的OFDM通信感知，有一种是直接信息调制OFDM通感一体化共享信号，该一体化信号的自相关函数旁瓣较高，不利于目标检测，为此，有学者在此基础上提出一种基于直接序列扩频的正交频分复用(DS
‑
OFDM)通感一体化信号，通过选取合适的伪随机码序列对通信数据进行直接扩频，提高一体化信号的自相关性能，从而增强目标检测性能，该方式设计的信号同时具有低截获概率和抗干扰能力强等优点，然而，对于通信和雷达系统采用的伪随机码的要求并不相同，雷达系统希望序列的自相关函数必须具有单一峰值，通信系统希望序列保持良好的互相关来支持多用户通信，因此，一体化系统中，伪随机序列必须同时具有良好的自相关和互相关特性。
[0004]Welch界明确指出，单一码(m序列、Walsh序列和Gold序列等)不可能同时具有理想的周期自相关和互相关性能，此外，伪随机码与信号相乘，使得一体化信号的频谱扩展，降低了系统的频谱效率。
[0005]基于现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提出一种加扰互补码正交频分复用通感一体化信号设计方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种加扰互补码正交频分复用通感一体化信号设计方法。
[0007]本专利技术采用以下技术方案：
[0008]一种加扰互补码正交频分复用通感一体化信号设计方法，包括：
[0009]步骤1，构造两个正交矩阵A和D，正交矩阵中各元素的取值为+1或
‑
1，正交矩阵中不同行、不同列之间的内积均零，同一行、同一列的内积为对应矩阵的维度，其中，正交矩阵A的维度为N
s
×
N
s
，每一列加扰不同的OFDM符号；正交矩阵D的维度为M
×
M，每一列加扰不同
的子载波；
[0010]步骤2，正交矩阵A和正交矩阵D产生第m个子载波上的加扰互补码矩阵C
m
，矩阵C
m
表示为：
[0011][0012]其中，为克罗克内积，C
m
的维度为Q
×
N
s
，Q为每个子载波加扰的码道数，满足Q＝N
s
×
M，正交矩阵A和D的正交性使每个子载波上的加扰互补码矩阵C
m
(m＝1，2，
…
，M)也正交；
[0013]步骤3，在发射端，串行比特流经过数字调制、串并转换后得到M路并行数据块[b1，b2，
…
，b
M
]T
，对每个并行数据块进行加扰操作，b
m
(m＝1，2，
…
，M)与第m个载波的加扰互补码矩阵C
m
(m＝1，2，
…
，M)进行加扰，将加扰后的M路数据进行OFDM调制从而获得一体化信号，经天线发射至无线信道；
[0014]步骤4，在通信接收端，对一体化信号进行接收端信号处理获得通信比特流；
[0015]步骤5，在感知接收端，一体化信号经过目标反射后到达感知接收端，根据感知接收端接收到的回波信号r
echo
(t)获得包含时延和多普勒频移信息的感知接收数据R
echo
，根据感知接收数据R
echo
获得只包含目标信息的信息矩阵I
echo
。
[0016]进一步地，步骤3中包括：
[0017]步骤3.1，串行比特流经过BPSK数字调制后得到串行数据块B＝[b1，b2，
…
，b
M
]，每个数据块b
m
(m＝1，2，
…
，M)包含N
s
个符号，即
[0018]步骤3.2，串行数据块B经过串并转换后得到M路并行数据块，将串并转换后的通信数据写成矩阵的形式：
[0019][0020]步骤3.3，对每个并行数据块与对应载波上的加扰码进行加扰操作，第m个数据块b
m
加扰第m个子载波上的加扰互补码矩阵C
m
，每个子载波上的加扰互补码都有Q路子码，第q(q＝1，2，
…
，Q)路子码对应C
m
的第q行，b
m
经过Q路子码的加扰，第m(m＝1，2，
…
，M)个子载波上的数据b
m
分别与C
m
的第q(q＝1，2，
…
，Q)路加扰码加扰得到
[0021][0022]其中，代表加扰操作；
[0023]步骤3.4，将加扰后的M路数据进行M点IFFT变换、串并转换后添加循环前缀CP，获得OFDM调制后的一体化信号；
[0024]步骤3.5，将OFDM调制后的一体化信号依次进行数模转换和上变频，再经过天线发射至无线信道。
[0025]进一步地，步骤4中包括：
[0026]步骤4.1，一体化信号经过通信信道作用后到达通信接收端，通信接收信号r(t)表示为：
[0027]r(t)＝s(t)*h(t)+n
c
(t)......(4)；
[0028]其中，为通信多径信道模型，δ(t)为单位冲激函数，L为可分辨路径数，h
l
和τ
l
分别代表第l条路径的衰减系数和延迟，n
c
(t)为通信信道的加性高斯白噪声；
[0029]步骤4.2，r(t)经过下变频、A/D转换、去除循环前缀后被送入串并转换器得到R＝[R1，R2，
…
，R
M
]T
；
[0030]步骤4.3，并行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加扰互补码正交频分复用通感一体化信号设计方法，其特征在于，包括：步骤1，构造两个正交矩阵A和D，正交矩阵中各元素的取值为+1或
‑
1，正交矩阵中不同行、不同列之间的内积均零，同一行、同一列的内积为对应矩阵的维度，其中，正交矩阵A的维度为N
s
×
N
s
，每一列加扰不同的OFDM符号；正交矩阵D的维度为M
×
M，每一列加扰不同的子载波；步骤2，正交矩阵A和正交矩阵D产生第m个子载波上的加扰互补码矩阵C
m
，矩阵C
m
表示为：其中，为克罗克内积，C
m
的维度为Q
×
N
s
，Q为每个子载波加扰的码道数，满足Q＝N
s
×
M，正交矩阵A和D的正交性使每个子载波上的加扰互补码矩阵C
m
(m＝1，2，
…
，M)也正交；步骤3，在发射端，串行比特流经过数字调制、串并转换后得到M路并行数据块[b1，b2，
…
，b
M
]
T
，对每个并行数据块进行加扰操作，b
m
(m＝1，2，
…
，M)与第m个载波的加扰互补码矩阵C
m
(m＝1，2，
…
，M)进行加扰，将加扰后的M路数据进行OFDM调制从而获得一体化信号，经天线发射至无线信道；步骤4，在通信接收端，对一体化信号进行接收端信号处理获得通信比特流；步骤5，在感知接收端，一体化信号经过目标反射后到达感知接收端，根据感知接收端接收到的回波信号r
echo
(t)获得包含时延和多普勒频移信息的感知接收数据为R
echo
，根据感知接收数据R
echo
获得只包含目标信息的信息矩阵I
echo
。2.根据权利要求1所述的加扰互补码正交频分复用通感一体化信号设计方法，其特征在于，步骤3中包括：步骤3.1，串行比特流经过BPSK数字调制后得到串行数据块B＝[b1，b2，
…
，b
M
]，每个数据块b
m
(m＝1，2，
…
，M)包含N
s
个符号，即步骤3.2，串行数据块B经过串并转换后得到M路并行数据块，将串并转换后的通信数据写成矩阵的形式：步骤3.3，对每个并行数据块与对应载波上的加扰码进行加扰操作，第m个数据块b
m
加扰第m个子载波上的加扰互补码矩阵C
m
，每个子载波上的加扰互补码都有Q路子码，第q(q＝1，2，
…
，Q)路子码对应C
m
的第g行，b
m
经过Q路子码的加扰，第m(m＝1，2，
…
，M)个子载波上的数据b
m
分别与C
m
的第q(q＝1，2，
…
，Q)路加扰码加扰得到，Q)路加扰码加扰得到其中，代表加扰操作；步骤3.4，将加扰后的M路数据进行M点IFFT变换、串并转换后添加循环前缀CP，获得OFDM调制后的一体化信号；
步骤3.5，将OFDM调制后的一体化信号依次进行数模转换和上变频，再经过天线发射至无线信道。3.根据权利要求2所述的加...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘喜庆，刘文静，彭木根，闫实，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：