【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信感知一体化，具体涉及一种基于ofdm通信感知一体化系统及鲁棒目标感知方法。
技术介绍
1、通信感知一体化是将通信系统和感知系统相结合的一种技术或系统。两者共用相同天线、信道等资源，实现在同一平台上同时进行通信和感知探测的能力，有效减少了硬件设备和频谱资源的重复使用，提高资源利用效率。在通信感知一体化的背景下，ofdm波形作为5g网络中采用的标准波形而在实现通信感知一体化的双功能波形中备受关注。但是，想要将基于ofdm波形的通信感知一体化系统落实到实际应用中时，仍然面临很多的技术难题。首先，对于通信来说，希望采用更高阶的调制方式(例如：256qam、1024qam等)以获得更高的通信速率。然而，对于感知来说，高阶的调制方式会引起旁瓣电平的升高，这会很大程度上影响弱目标的检测性能。
2、目前，在通信感知一体化系统中，存在两种主流的感知端的处理方案，即倒数滤波和匹配滤波的方案。这两种方案在高阶调制的情况下的性能都会明显下降。倒数滤波通过点除的方式去除由发送信号的随机性带来的对于感知接收端的影响，然而高阶调制的方式增加了数据的随机性，这使得高阶调制的情况下倒数滤波性能的下降。另一方面倒数滤波的方式并没有考虑噪声的影响，会放大噪声从而导致系统性能下降。在高信噪比的条件下表现良好；而在低信噪比的情况下，性能下降明显，影响检测的性能。此外，倒数滤波的性能还因为虚载波的存在受到影响。
3、采用匹配滤波的方法实现感知接收端处理时，旨在最大化系统的信噪比。匹配滤波的方法只关注主瓣的性能，而没有考虑旁瓣的性能
4、在实际的应用中，很少有人注意到由于高阶调制带来的感知性能的下降。为了降低高阶调制带来的性能下降并进一步结合两种方法的优势，本专利技术提出一种正则化倒数滤波的方式，旨在解决传统方法的局限性，实现在不同信噪比条件下感知系统性能的优化。这种方法将通过合理的参数调节，克服高阶调制方式带来的性能下降的问题，同时结合倒数滤波和匹配滤波的优点，使系统在各种工作条件下都能够达到最佳性能。
技术实现思路
1、基于上述提出的技术问题，本专利技术提供一种应用于ofdm通信感知一体化系统的鲁棒性感知方法。该方法主要利用正则化倒数滤波的方法在高信噪比和低信噪比的条件下，使得感知的性能都达到理想的效果。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种基于ofdm的通信感知一体化系统，包括：
4、双功能基站，用于发送ofdm信号，并作为感知接收端接收所述ofdm信号照射到目标上而产生的回波信号；
5、通信接收端，用于接收所述ofdm信号并进行解调，恢复原始数据。
6、进一步的，所述感知接收端采用正则化倒数滤波获得信道信息：
7、
8、其中，x(f)为双功能基站发送的ofdm的频域信号，y(f)为感知接收端接收到的回波信号的频域表示，x*(f)为x(f)的共轭，δ为正则化系数。
9、进一步的，所述正则化系数δ的计算过程如下：
10、将感知接收端接收到的回波信号进行倒数滤波：hrf(f)＝y(f)⊙x(f)；
11、对hrf(f)进行ifft(逆傅里叶变换)，得到感知的距离多普勒图；
12、对所述距离多普勒图进行谱峰搜索，谱峰位置的幅度为目标的反射信号的功率ps，其他位置的幅度为噪声的功率pn，由此获得δ＝pn/ps。
13、进一步的，所述感知接收端根据正则化倒数滤波得到的信道信息，利用2d-fft变换获得目标的速度与距离。
14、本专利技术还提供了一种应用于ofdm通信感知一体化系统的鲁棒目标感知方法，包括：
15、在基站端，产生ofdm信号作为通信感知一体化信号，所述ofdm信号经过dac将数字信号转换为模拟信号，最终通过相控阵将ofdm信号发射出去；
16、在通信接收端，对接收到的经自由空间传输后的所述ofdm信号进行解调，恢复原始数据；由于感知的接收不改变通信的硬件架构以及ofdm信号的帧结构，通信的性能不会受到感知的影响；
17、基站发送的ofdm信号照射到目标上产生回波信号，所述回波信号包含目标的反射信号和噪声；所述基站同时作为感知的接收端接收所述目标的回波信号并对所述目标的速度与距离信息进行解析。
18、进一步的，所述感知的接收端进行的处理包括：
19、通过倒数滤波获得正则化系数；
20、基于所述正则化系数对所述目标的回波信号进行正则化倒数滤波；
21、根据所述正则化倒数滤波的结果对所述目标的速度与距离信息进行解析。
22、进一步的，所述正则化系数的获取方式如下：
23、将基站接收到的回波信号进行倒数滤波；过程如下：
24、定义基站发送的ofdm的频域信号表示为x(f)，感知接收端接收到的回波信号在频域上表示为y(f)，则倒数滤波的结果为：hrf(f)＝y(f)⊙x(f)，由于倒数滤波在基站实施，所以x(f)是已知的；hrf(f)表示感知的信道信息；
25、对倒数滤波后的信号hrf(f)进行ifft(逆傅里叶变换)，得到感知的距离多普勒图；
26、对所述距离多普勒图进行谱峰搜索，谱峰位置的幅度定义为目标的反射信号的功率ps，其他位置的幅度定义为噪声的功率pn，由此获得正则化系数δ＝pn/ps。
27、进一步的，所述正则化倒数滤波的方式如下：
28、假设基站发送的信号为x(t)，系统的传递函数为h(t)，系统中的噪声为n(t)，感知接收的回波信号y(t)可以表示为：
29、y(t)＝x(t)*h(t)+n(t) (1)
30、在频域中，公式(1)可以表示为：
31、y(f)＝x(f)h(f)+n(f) (2)
32、其中，y(f),x(f),h(f),n(f)分别为y(t),x(t),h(t),n(t)的fft(傅里叶变换)。
33、传统的倒数滤波方法通过接收端的信号与发送端信号逐元素相除来获得感知所需要的倒数滤波的信道信息ηrf(f)：
34、ηrf(f)＝y(f)⊙x(f) (3)
35、但在噪声和干扰的影响下，公式(3)所示的方法很容易失效。为了解决这样的问题，修改倒数滤波的目标函数，加入正则化项。即目标函数为：
36、j(f)＝||y(f)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于OFDM通信感知一体化系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于OFDM通信感知一体化系统，其特征在于，所述感知接收端采用正则化倒数滤波获得信道信息：
3.根据权利要求2所述的一种基于OFDM通信感知一体化系统，其特征在于，所述正则化系数δ的计算过程如下：
4.根据权利要求2或3所述的一种基于OFDM通信感知一体化系统，其特征在于，所述感知接收端根据正则化倒数滤波得到的信道信息，利用2D-FFT变换获得目标的速度与距离。
5.一种基于OFDM通信感知一体化系统的鲁棒目标感知方法，其特征在于，包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于OFDM通信感知一体化系统的鲁棒目标感知方法，其特征在于，所述感知的接收端进行的处理包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于OFDM通信感知一体化系统的鲁棒目标感知方法，其特征在于，所述正则化系数的获取方式如下：
8.根据权利要求6所述的一种基于OFDM通信感知一体化系统的鲁棒目标感知方法，其特征在于，所述正则化倒数滤波的方式如下：
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