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申请/专利权人：北京理工大学;中国电子科技集团公司电子科学研究院

摘要：本发明公开一种基于FDSS的DFT‑s‑OFDM感知性能优化方法，属于感知通信一体化领域。本发明通过在发射端生成基于FDSS增强的DFT‑s‑OFDM的ISAC信号，ISAC信号通过加性高斯白噪声信道，收端接收照射到感知目标的回波信号，并采用DFT方法对信号进行检测接收，获取接收回波信号时延维度的模糊函数及其积分旁瓣比，联合优化波形积分旁瓣比与峰均比性能。本发明以DFT‑s‑OFDM波形为基础，并对DFT‑s‑OFDM进行FDSS加窗处理，通过FDSS向量约束模糊函数的旁瓣，使能量集中于主瓣，提升单目标估计精度以及多目标分辨率，同时降低波形峰均比，实现感知与通信性能的联合优化，提高DFT‑s‑OFDM的感知精度。

主权项：1.一种基于FDSS的DFT-s-OFDM感知性能优化方法，其特征在于：以DFT-s-OFDM波形为基础，并对DFT-s-OFDM进行FDSS加窗处理；通过FDSS向量约束模糊函数的旁瓣，使能量集中于主瓣，以提升单目标估计精度以及多目标分辨率，同时降低波形峰均比，进一步实现感知与通信性能的联合优化，提高DFT-s-OFDM的感知精度，包括如下步骤：步骤一、在发射端生成基于FDSS增强的DFT-s-OFDM的ISAC信号，具体包括以下子步骤：步骤1.1对M个数据序列d＝[d0，d1，...dk，...dM-1]进行DFT变换，作M点DFT后，得到频域数据序列x＝[x0，x1，...xn，...xM-1]；其中，xn如式1所示： 步骤1.2对频域数据序列x进行FDSS处理，即将DFT变换后输出序列的每项乘以相应的调制系数ωn，得到调制后序列如式2所示： 步骤1.3用零符号填充的成形序列上操作N点逆DFT，得到FDSS增强的DFT-s-OFDM的ISAC信号pt，如式3所示： 其中，Δf＝1T为相邻子载波的频率间隔，基础DFT-s-OFDM信号周期T＝1Δf；对得到的FDSS增强DFT-s-OFDM信号添加循环前缀后，一个完整DFT-s-OFDM符号的持续时间为Ts＝T+Tcp，Tcp为循环前缀长度；步骤1.4对FDSS增强的DFT-s-OFDM的ISAC信号进行脉冲调制，生成FDSS增强的DFT-s-OFDM的ISAC信号；每个感测脉冲由Ns个FDSS增强的DFT-s-OFDM符号组成，每个FDSS增强的DFT-s-OFDM符号包括Nc个子载波；基于FDSS增强的DFT-s-OFDM的ISAC信号xt如式4所示： 其中，am,n为第m个DFT-s-OFDM符号的第n个子载波上的通信信息，rect.为一个幅度为1、周期为Ts的矩形函数，当0＜t≤Ts时，rect.值为1，其他情况下，rect.为0；基于FDSS增强的DFT-s-OFDM的ISAC信号xt的峰均比PAPRw如式5所示： 其中，E{|xt,w|2}为基于FDSS增强的DFT-s-OFDM的信号xt的平均功率，w＝[ω0,ω1,...ωn,...ωM-1]为FDSS频域赋形向量；步骤二、基于FDSS增强的DFT-s-OFDM的信号xt通过加性高斯白噪声信道，收端接收照射到感知目标的回波信号，并采用DFT方法对信号进行检测接收；基于FDSS增强的DFT-s-OFDM的ISAC信号xt从ISAC发射器发出，P个从具有不同距离Rp和不同速度vp的感知目标反射的回波信号由ISAC接收机接收；接收到的第p个感知目标处的回波信号ypt如式6所示： 其中，τp＝2Rpc为目标时延，fdp＝2fcvpc为目标多普勒频移，fc为载波频率，c＝3×108ms为光速，nt为加性高速白噪声；对接收到的回波信号按照DFT-s-OFDM符号周期进行划分，得到单个DFT-s-OFDM符号，去除循环前缀，进行N点DFT变换，通过频域均衡器进行频域均衡后，再进行M点逆DFT变换，得到接收序列；在DFT-s-OFDM解调输出处接收到的复调制符号中包含感知目标的距离信息和速度信息，其中距离估计信息krn如式7所示： 采用DFT检测方法，对krn进行逆DFT操作，进行感知目标距离检测，得到对目标的距离估计值rk，式8所示： 步骤三、确定接收回波信号时延维度的模糊函数cτ,w及其积分旁瓣比；基于FDSS增强的DFT-s-OFDM波形的时延维度的模糊函数cτ,w如式9所示： 其中，为时延维度回波信号，为的共轭，τ为两个感知目标回波函数的时延差；模糊函数cτ,w反映ISAC系统对不同距离、不同速度目标的分辨能力，模糊函数cτ,w的主瓣能量越高，旁瓣下降速度越快，ISAC系统模糊度越低，对距离的分辨率越强，更容易对两个感知目标进行区分；考虑时延维度的感知性能，时延维度回波信号如式10所示： 模糊函数cτ,w的积分旁瓣比ISLRw为模糊函数的旁瓣能量与主瓣能量的比值，其中主瓣积分区间为[-t0,t0]，如式11所示： ISLRw衡量模糊函数cτ,w主瓣能量的集中程度，ISLRw越小，模糊函数cτ,w能量越集中在主瓣，旁瓣越低，ISAC系统的感知精度越高；步骤四、联合优化波形积分旁瓣比与峰均比性能，以实现通信与感知的同步提升；以FDSS频域赋形向量w为优化变量，DFT-s-OFDM感知与通信性能的联合优化目标如式12所示： 其中，λ为峰均比调整因子；通过调整FDSS频域赋形向量w，最小化模糊函数cτ,w的积分旁瓣比，实现系统单目标估计精度以及多目标分辨率的优化；DFT-s-OFDM波形与调整好的频域赋形序列w进行FDSS调制后，提高DFT-s-OFDM波形相邻数据间的相关性，有效降低峰均比，实现感知性能与通信性能的同步提升。

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百度查询： 北京理工大学 中国电子科技集团公司电子科学研究院 基于FDSS的DFT-s-OFDM感知性能优化方法