通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法、系统、设备及介质

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着对带宽和数据速率需求的日益增长，无线通信正向毫米波、太赫兹等适合雷达感知应用的高频段发展。此外，高频信号传输过程中衰减较快。这导致基站间距进一步缩小，终端与基站彼此“看见”的概率越来越高，越来越满足无线感知应用的条件。此外，6g移动通信中“数字孪生”及ai赋能应用的愿景对无线通信系统物理层的“环境感知”能力具有迫切的需求，这一需求促进了面向6g的通信感知一体化技术的研究。

2、传统的通信和感知技术分别使用不同的波形、架构，频谱资源、硬件设备等，资源利用率较低。通信感知一体化技术能够融合感知与通信，使二者共同利用波形、频谱、天线、系统等软/硬件资源，实现更高的频谱和设备资源利用率、更准确的感知辅助通信(波束管理、波束追踪等)、更灵敏的通信辅助感知(定位增强、姿态识别等)。进一步，若将通信感知一体化技术应用于移动通信接入网，则蜂窝网将成为一个无处不在的射频感知网络，并可实时提供目标定位、测速及环境成像等功能。

3、目前，针对通信感知一体化技术，常用的雷达信道估计方法(例如公开号为cn113363706a的中国专利申请)虽然具有频谱效率高、架构成本低以及消耗时间短的特点，但是在复杂电磁信号传播环境下，无法去除杂波的影响，这将严重影响运动物体的速度及距离参数的估计精度，甚至产生目标的虚检或漏检。并且，常用的雷达信道估计方法一般通过对所构造的高维接收信号矩阵进行特征分解，以完成参数关联，使得计算复杂度极高。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法、系统、设备及介质。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、第一方面，本发明提供了一种通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法，该方法包括：

4、获取信道状态信息矩阵；

5、基于所述信道状态信息矩阵估计得到载波频率偏差和时间偏差；

6、基于所述载波频率偏差和所述时间偏差补偿所述信道状态信息矩阵，得到同步状态下的信道状态信息矩阵；

7、对同步状态下的信道状态信息矩阵进行杂波信道状态信息抑制，得到新的信道状态信息矩阵；

8、采用参数估计算法从新的信道状态信息矩阵中提取得到多个运动目标的距离-速度参数对；

9、采用空间谱估计算法对来波方向进行估计，得到与多个运动目标对应的到达角参数；

10、关联所述距离-速度参数对和所述到达角参数，得到关联参数组，以实现对运动物体状态进行无线感知的功能。

11、可选地，采用动目标检测算法对同步状态下的信道状态信息矩阵进行杂波信道状态信息抑制，得到新的信道状态信息矩阵。

12、可选地，采用参数估计算法从新的信道状态信息矩阵中提取得到多个运动目标的距离-速度参数对，具体包括：

13、针对多个ofdm符号，基于每个ofdm符号对应的新的信道状态信息矩阵，通过特定准则提取其中某一行向量，或通过特定合并准则将多个行向量合并为一个行向量，将得到的行向量按ofdm符号的接收顺序，依次堆叠得到构造矩阵；

14、对所述构造矩阵进行二维离散傅里叶变换得到变换矩阵；

15、将所述变换矩阵所有元素的绝对值按从大到小排列，依次取前个最大值对应的行列索引值，实现对应的距离-速度参数估计，得到对应lv个运动目标的距离-速度参数对。

16、可选地，关联所述距离-速度参数对和所述到达角参数，得到关联参数组，具体包括：

17、根据到达角参数构建导向矩阵，并建立与所述导向矩阵相对应的关联矩阵；

18、将所述距离-速度参数对代入所述关联矩阵进行匹配关联，得到关联变量；

19、根据关联变量，将所述距离-速度参数对和所述到达角参数进行关联，得到所述关联参数组。

20、可选地，将所述距离-速度参数对代入所述关联矩阵进行匹配关联，得到关联变量，具体包括：

21、将所述距离-速度参数对代入所述关联矩阵，得到lv个矩阵元素；

22、将lv个矩阵元素中绝对值最大的元素对应的索引作为所述关联变量。

23、可选地，根据接收的正交频分复用(orthogonal frequency-divisionmultiplexing，ofdm)信号采用信道估计方法获取信道状态信息矩阵。

24、第二方面，本发明提供了一种通信感知一体化杂波抑制和参数估计系统，该系统用于实施上述提供的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法；所述系统包括：

25、信息矩阵获取模块，用于获取信道状态信息矩阵；

26、偏差确定模块，用于基于所述信道状态信息矩阵估计得到载波频率偏差和时间偏差；

27、信息同步模块，用于基于所述载波频率偏差和所述时间偏差补偿所述信道状态信息矩阵，得到同步状态下的信道状态信息矩阵；

28、信息抑制模块，用于对同步状态下的信道状态信息矩阵进行杂波信道状态信息抑制，得到新的信道状态信息矩阵；

29、参数提取模块，用于采用参数估计算法从新的信道状态信息矩阵中提取得到多个运动目标的距离-速度参数对；

30、参数估计模块，用于采用空间谱估计算法对来波方向进行估计，得到与多个运动目标对应的到达角参数；

31、参数关联模块，用于关联所述距离-速度参数对和所述到达角参数，得到关联参数组，以实现对运动物体状态进行无线感知的功能。

32、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，其中存储器用于存储可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法的步骤。

33、第四方面，本发明提供了一种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上述通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法的步骤。

34、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

35、本发明提供的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法、系统、设备及介质，通过对非同步状态下的信道状态信息矩阵进行处理，并进行杂波信道状态信息抑制操作，可以去除接收信号中的杂波成分，从而降低杂波分量对速度-距离估计的影响，提高运动物体的速度及距离估计精度。并且，本发明通过直接关联距离-速度参数对和到达角参数，无需对高维接收信号矩阵进行特征分解，能够有效降低计算复杂度。

技术特征：

1.一种通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法，其特征在于，采用动目标检测算法对同步状态下的信道状态信息矩阵进行杂波信道状态信息抑制，得到新的信道状态信息矩阵。

3.根据权利要求1所述的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法，其特征在于，采用参数估计算法从新的信道状态信息矩阵中提取得到多个运动目标的距离-速度参数对，具体包括：

4.根据权利要求1所述的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法，其特征在于，关联所述距离-速度参数对和所述到达角参数，得到关联参数组，具体包括：

5.根据权利要求4所述的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法，其特征在于，将所述距离-速度参数对代入所述关联矩阵进行匹配关联，得到关联变量，具体包括：

6.根据权利要求1所述的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法，其特征在于，根据接收的ofdm信号采用信道估计方法获取信道状态信息矩阵。

7.一种通信感知一体化杂波抑制和参数估计系统，其特征在于，所述系统用于实施如权利要求1-6任意一项所述的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法；所述系统包括：

8.一种计算机设备，包括：存储器、处理器，其中存储器用于存储可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-6中任一项所述的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法的步骤。

技术总结本发明公开的通信感知一体化杂波抑制和参数估计方法、系统、设备及介质，涉及无线通信领域，该方法包括：基于信道状态信息矩阵估计得到载波频率偏差和时间偏差；基于载波频率偏差和时间偏差补偿信道状态信息矩阵得到同步状态下的信道状态信息矩阵；对这一信道状态信息矩阵进行杂波信道状态信息抑制，得到新的信道状态信息矩阵；采用参数估计算法从新的信道状态信息矩阵中提取得到多个运动目标的距离‑速度参数对；采用空间谱估计算法对来波方向进行估计，得到到达角参数；关联距离‑速度参数对和到达角参数，得到关联参数组，以实现对运动物体状态进行无线感知的功能。本发明能够提高运动物体的速度及距离估计精度，降低计算复杂度。技术研发人员：杨少石,王潇杨,翟厚裕,骆禹松受保护的技术使用者：北京邮电大学技术研发日：技术公布日：2024/12/12