通感一体化信号生成系统、光子太赫兹通感系统及方法与流程

本发明涉及信号处理，尤其涉及一种通感一体化信号生成系统、光子太赫兹通感系统及方法。

背景技术：

1、近年来，随着智能交通、线上会议及短视频等应用的蓬勃发展，对移动通信提出了超高通信速率和高精度感知的需求。通信感知系统的融合不仅可以降低硬件资源消耗，提高系统利用效率，还有望提升系统性能，这使得通信和感知功能的融合迫在眉睫。更为重要的是，太赫兹频段的超丰富频率资源能够缓解当前频谱资源匮乏的瓶颈，因此，太赫兹通信感知成为了研究热点。在这一背景下，通信感知一体化(integrated sensing andcommunication，isac)技术应运而生。

2、现有的通感一体化信号生成方法包括以下三种：一是将感知信号和通信信号进行波形独立整合，生成通感一体化信号；二是采用时分复用(time division multiplexing，tdm)或频分复用(frequency division multiplexing，fdm)的方式来耦合感知信号和通信信号，得到通感一体化信号；三是采用集成波形的方式，设计同时同频的通感一体化信号。但上述方法都难以满足感知信号的大时宽带宽积需求，并且时频资源利用率较低。

技术实现思路

1、本发明提供一种通感一体化信号生成系统、光子太赫兹通感系统及方法，用以解决现有的通感一体化信号生成方法都难以满足感知信号的大时宽带宽积需求，以及时频资源利用率较低的缺陷，该通感一体化信号生成系统充分利用线性调频信号的空闲时宽和空闲带宽，对线性调频信号进行通信内嵌，生成基带数字通感一体化信号，在不破坏线性调频信号大时宽带宽积的前提下，实现时分频分复用，有效提高时频资源利用率。

2、第一方面，本发明提供一种通感一体化信号生成系统，包括：信号产生模块和通信内嵌模块，其中，所述信号产生模块，用于生成线性调频信号；所述通信内嵌模块，用于确定所述线性调频信号的空闲时宽和空闲带宽；根据所述线性调频信号和频域上的多个通信副载波信号，结合所述空闲时宽和所述空闲带宽，生成基带数字通感一体化信号。

3、根据本发明提供的一种通感一体化信号生成系统，所述通信内嵌模块，用于根据所述线性调频信号和频域上的多个通信副载波信号，结合所述空闲时宽和所述空闲带宽，生成基带数字通感一体化信号，包括：所述通信内嵌模块，具体用于确定所述线性调频信号的总带宽和总时宽，并确定所述多个通信副载波信号的副载波数量；根据所述总带宽、所述总时宽和所述副载波数量，确定内嵌约束；根据所述内嵌约束，结合所述空闲时宽和所述空闲带宽，生成所述基带数字通感一体化信号。

4、根据本发明提供的一种通感一体化信号生成系统，所述内嵌约束包括：副载波带宽、保护间隔、子载波时宽和子载波数量，所述通信内嵌模块，具体用于根据所述总带宽、所述总时宽和所述副载波数量，确定内嵌约束，包括：所述通信内嵌模块，具体用于针对所述多个通信副载波信号中的各通信副载波信号，根据所述总带宽和所述副载波数量，确定通信副载波信号的所述副载波带宽，所述通信副载波信号由时域上的至少一个通信子载波信号构成；根据所有副载波带宽和所述总带宽，确定所述多个通信副载波信号中任意两个相邻通信副载波信号之间的所述保护间隔；根据所述总时宽和所述副载波数量，确定各通信子载波信号的所述子载波时宽；根据所述总时宽和所述子载波时宽，确定所述至少一个通信子载波信号的所述子载波数量。

5、根据本发明提供的一种通感一体化信号生成系统，所述通信内嵌模块，具体用于根据所述内嵌约束，结合所述空闲时宽和所述空闲带宽，生成所述基带数字通感一体化信号，包括：所述通信内嵌模块，具体用于从所述多个通信副载波信号中，确定满足所述内嵌约束、所述空闲时宽和所述空闲带宽的多个目标通信副载波信号；将所述多个目标通信副载波信号内嵌于所述线性调频信号中，生成所述基带数字通感一体化信号。

6、第二方面，本发明还提供一种光子太赫兹通感系统，包括：如第一方面任一项所述的通感一体化信号生成系统、数模转换模块和通感一体化信号应用系统，所述通感一体化信号应用系统包括：信号处理模块和信号接收模块，其中，所述数模转换模块，用于对所述基带数字通感一体化信号进行转换，得到基带模拟通感一体化信号；所述信号处理模块，用于根据所述基带模拟通感一体化信号，确定太赫兹通感一体化信号；所述信号接收模块，用于根据所述太赫兹通感一体化信号，确定目标信息。

7、根据本发明提供的一种光子太赫兹通感系统，所述信号处理模块包括：信号调制模块和信号发射模块，其中，所述信号调制模块，用于根据所述基带模拟通感一体化信号，确定通感一体光信号；所述信号发射模块，用于根据所述通感一体光信号，确定所述太赫兹通感一体化信号。

8、根据本发明提供的一种光子太赫兹通感系统，所述目标信息包括：通信信息和感知信息，所述信号接收模块包括：通信接收模块和雷达接收模块，其中，所述通信接收模块，用于根据所述太赫兹通感一体化信号，确定雷达回波信号和所述通信信息；所述雷达接收模块，用于根据所述雷达回波信号，确定所述感知信息。

9、第三方面，本发明还提供一种通感一体化信号生成方法，包括如下步骤。

10、生成线性调频信号。

11、确定所述线性调频信号的空闲时宽和空闲带宽。

12、根据所述线性调频信号和频域上的多个通信副载波信号，结合所述空闲时宽和所述空闲带宽，生成基带数字通感一体化信号。

13、根据本发明提供的一种通感一体化信号生成方法，所述根据所述线性调频信号和频域上的多个通信副载波信号，结合所述空闲时宽和所述空闲带宽，生成基带数字通感一体化信号，包括：确定所述线性调频信号的总带宽和总时宽，并确定所述多个通信副载波信号的副载波数量；根据所述总带宽、所述总时宽和所述副载波数量，确定内嵌约束；根据所述内嵌约束，结合所述空闲时宽和所述空闲带宽，生成所述基带数字通感一体化信号。

14、根据本发明提供的一种通感一体化信号生成方法，所述内嵌约束包括：副载波带宽、保护间隔、子载波时宽和子载波数量，所述根据所述总带宽、所述总时宽和所述副载波数量，确定内嵌约束，包括：针对所述多个通信副载波信号中的各通信副载波信号，根据所述总带宽和所述副载波数量，确定通信副载波信号的所述副载波带宽，所述通信副载波信号由时域上的至少一个通信子载波信号构成；根据所有副载波带宽和所述总带宽，确定所述多个通信副载波信号中任意两个相邻通信副载波信号之间的所述保护间隔；根据所述总时宽和所述副载波数量，确定各通信子载波信号的所述子载波时宽；根据所述总时宽和所述子载波时宽，确定所述至少一个通信子载波信号的所述子载波数量。

15、根据本发明提供的一种通感一体化信号生成方法，所述根据所述内嵌约束，结合所述空闲时宽和所述空闲带宽，生成所述基带数字通感一体化信号，包括：从所述多个通信副载波信号中，确定满足所述内嵌约束、所述空闲时宽和所述空闲带宽的多个目标通信副载波信号；将所述多个目标通信副载波信号内嵌于所述线性调频信号中，生成所述基带数字通感一体化信号。

16、第四方面，本发明还提供一种光子太赫兹通感方法，包括如下步骤。

17、获取基带数字通感一体化信号，所述基带数字通感一体化信号是基于第三方面任一种所述通感一体化信号生成方法得到的。

18、对所述基带数字通感一体化信号进行转换，得到基带模拟通感一体化信号。

19、根据所述基带模拟通感一体化信号，确定太赫兹通感一体化信号。

20、根据所述太赫兹通感一体化信号，确定目标信息。

21、根据本发明提供的一种光子太赫兹通感方法，所述根据所述基带模拟通感一体化信号，确定太赫兹通感一体化信号，包括：根据所述基带模拟通感一体化信号，确定通感一体光信号；根据所述通感一体光信号，确定所述太赫兹通感一体化信号。

22、根据本发明提供的一种光子太赫兹通感方法，所述目标信息包括：通信信息和感知信息，所述根据所述太赫兹通感一体化信号，确定目标信息，包括：根据所述太赫兹通感一体化信号，确定雷达回波信号和所述通信信息；根据所述雷达回波信号，确定所述感知信息。

23、第五方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第三方面任一种所述通感一体化信号生成方法，或，实现如第四方面任一种所述光子太赫兹通感方法。

24、第六方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第三方面任一种所述通感一体化信号生成方法，或，实现如第四方面任一种所述光子太赫兹通感方法。

25、本发明提供的通感一体化信号生成系统、光子太赫兹通感系统及方法，该通感一体化信号生成系统包括：信号产生模块和通信内嵌模块，其中，信号产生模块，用于生成线性调频信号；通信内嵌模块，用于确定线性调频信号的空闲时宽和空闲带宽；根据线性调频信号和频域上的多个通信副载波信号，结合空闲时宽和空闲带宽，生成基带数字通感一体化信号。该通感一体化信号生成系统充分利用线性调频信号的空闲时宽和空闲带宽，对线性调频信号进行通信内嵌，生成基带数字通感一体化信号，在不破坏线性调频信号大时宽带宽积的前提下，实现时分频分复用，有效提高时频资源利用率。