[发明专利]基于自适应OTFS帧结构的雷达通信一体化方法及系统有效
申请号: | 202211195097.7 | 申请日: | 2022-09-29 |
公开(公告)号: | CN115314940B | 公开(公告)日: | 2022-12-13 |
发明(设计)人: | 王千里;杨子堃;刘刚 | 申请(专利权)人: | 西南交通大学 |
主分类号: | H04W28/06 | 分类号: | H04W28/06;H04L25/02;G01S7/02;G01S7/41 |
代理公司: | 成都行之智信知识产权代理有限公司 51256 | 代理人: | 何筱茂 |
地址: | 610000*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 基于 自适应 otfs 结构 雷达 通信 一体化 方法 系统 | ||
1.基于自适应OTFS帧结构的雷达通信一体化方法,其特征在于,包括步骤:
步骤一:对通信数据流进行OTFS调制得到雷达通信一体化信号;
步骤二:对雷达通信一体化信号进行自适应OTFS帧结构优化处理;
根据实际通信性能参数和雷达性能参数对雷达通信一体化信号的每个帧结构进行优化,优化过程包括调整每个帧结构中的导频符号、保护符号和数据符号的组成结构;具体包括子步骤:
T1:构建典型的帧结构模型;
所述典型的帧结构模型包括:
第一典型帧结构模型,表达式为:
其中为导频符号,0为保护符号,分别表示时延多普勒平面数据网格中的一个格子的多普勒轴上的坐标和时延轴上的坐标;
第二典型帧结构模型,表达式为:
;
其中表示数据符号,表示当导频符号和任意数据符号之间的保护间隔≥最大多普勒频移和时延时,一个帧结构中包含的最大数据符号数量;同时也满足任意两个数据符号之间以及数据符号与导频之间的最小保护间隔宽度大于等于最大多普勒频移和最大时延,表示为:;其中表示最小多普勒频移保护间隔宽度,表示最小时延保护间隔宽度;
第三典型帧结构模型,表达式为:
其中表示第 i组数据中含有个数据符号,每一组用大于等于最大多普勒频移和最大时延的保护间隔围绕,其中
;
第四典型帧结构模型,表达式为:
其中
T2:根据实际通信性能参数和雷达性能参数,基于典型的帧结构模型实时对雷达通信一体化信号的每个帧结构进行调整,以保证所有通信性能参数和雷达性能参数均在阈值范围内;
调整的范围包括:每个帧结构中的导频符号、保护符号和数据符号的分组、位置和数量;
T2包括以下过程:
获取通信性能参数和雷达性能参数:通信性能参数包括误码率、传输速率和频带利用率;雷达性能参数包括时延旁瓣干扰和多普勒旁瓣干扰;
构建通信性能和雷达性能判断条件:条件a,误码率超过门限值;条件b,频带利用率≤频带利用率的最小额定值;条件c,传输速率≤传输速率的最小额定值;条件d,时延主瓣旁瓣比≥时延主瓣旁瓣比最大额定值;条件e,多普勒主瓣旁瓣比≥多普勒主瓣旁瓣比最大额定值;
进行通信性能和雷达性能判断:
当条件a,条件b和条件c中至少发生一个条件时,减少在时延多普勒域中对每个数据符号和导频符号的保护带宽度至保护带宽度等于最大多普勒频移和时延,同时减少数据符号的分组数,增加每一帧结构包含的数据符号数量;
当条件d和条件e至少有一个发生时,增加每一帧结构中对数据符号和导频符号的保护间隔并减少数据符号的数量;
当条件d和条件e至少有一个发生,同时条件a,条件b和条件c中至少发生一个条件时,将数据符号分成n组,给每一组周围添加保护带;
步骤三:基站向用户端发送自适应OTFS帧结构优化处理后的雷达通信一体化信号;用户端向基站发送通信信号并反射雷达回波信号;
步骤四:基站通信接收通信信号并基于通信信号进行信道估计处理;同时基站接收雷达回波信号并基于雷达回波信号与经过自适应OTFS帧结构优化处理后的雷达通信一体化信号进行匹配滤波处理。
2.根据权利要求1所述的基于自适应OTFS帧结构的雷达通信一体化方法,其特征在于,步骤一包括以下子步骤:
S1:将串行通信数据流先进行信源压缩编码,再进行数字信号调制得到相对应的数据符号x[k,l];k表示多普勒域的索引,l表示时延域的索引;
S2:对调制好的数据符号x[k,l]进行OTFS调制;其中,数据符号x[k,l]在时延多普勒平面中,时延方向上以 为间隔,多普勒频移方向上以1/(NT)为间隔;M代表频域上的子载波数量,N代表时域上的OTFS符号数量,表示通信数据流在时延多普勒域中时延方向的周期,1/T表示通信数据流在时延多普勒域中多普勒方向的周期。
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