[发明专利]一种基于双时间尺度的通信感知一体化信号处理方法

权利要求书

1.一种基于双时间尺度的通信感知一体化信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据先验的信道和环境信息，划分通信感知一体化系统中信道的双时间尺度，其中一个环境状态不变时间内包含多个信道相干时间；对于通信，信道相干时间是指信道脉冲响应在该时间内保持不变；对于感知，环境状态不变时间是指各路径对应散射体的状态信息包括角度、时延和多普勒频率在该时间内保持不变；

步骤2、根据步骤1中的双时间尺度划分，利用信道中散射体的状态信息在多个连续信道相干时间内保持不变的特性，联合多个信道相干时间内接收到的导频信号，利用信道的稀疏性，基于分布式压缩感知算法，进行信道估计和环境感知，估计各路径时延、到达角度和信道复增益；

步骤3、根据估计到的各路径时延和信道复增益，在各个信道相干时间内，对接收到的多径信号进行逐路径时延补偿和接收波束赋形，解调通信信号；

步骤4、联合多个信道相干时间内解调出的通信信号和已知导频信号，根据步骤2中估计到的各路径角度和时延信息，对每个路径生成角度时延域上的二维匹配滤波器，利用匹配滤波分解各个路径，并对每条路径进行多普勒频率估计；

步骤5、根据步骤2中估计到的各路径时延和信道复增益以及步骤4中估计到多普勒频率，对一个环境状态不变时间内剩余的多个信道相干时间内接收到的通信信号联合处理，逐路径进行时延和多普勒补偿，以及接收波束赋形，解调通信信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于双时间尺度的通信感知一体化信号处理方法，其特征在于，步骤1中，根据通信信道响应和感知散射体状态信息在不同时间尺度上变化的特性，面向通信和感知信号处理进行双时间尺度划分；对于通信，信道脉冲响应在一个信道相干时间内保持不变；对于感知，环境中散射体的状态信息在一个环境状态不变时间内保持不变。

3.根据权利要求2所述的一种基于双时间尺度的通信感知一体化信号处理方法，其特征在于，步骤2中，通过利用信道中散射体状态在多个连续信道相干时间内保持不变的特性，以及毫米波信道的稀疏性，运用分布式压缩感知算法，挖掘不同信道相干时间内接收导频信号具有相同的稀疏结构，将多个信道相干时间内接收到的导频信号进行联合处理，估计导频信号经过不同散射体到达接收端的角度、时延，以及各路径信道复增益。

4.根据权利要求3所述的一种基于双时间尺度的通信感知一体化信号处理方法，其特征在于，步骤3中，时延补偿和接收波束赋形均在接收端进行处理，即使在多径环境中，发射端仅需简单的单载波传输，就可实现低峰均功率比的无码间串扰通信。

5.根据权利要求4所述的一种基于双时间尺度的通信感知一体化信号处理方法，其特征在于，步骤4中，根据步骤2中估计的各路径到达角度和时延，利用毫米波信道的稀疏性和大规模天线阵列丰富的空间自由度，在角度时延域，设计二维匹配滤波器可分离多径信号，对每一路信号，联合多个信道相干时间中解调的通信信号和已知的导频信号进行多普勒估计。

6.根据权利要求5所述的一种基于双时间尺度的通信感知一体化信号处理方法，其特征在于，步骤5中，对于同一个环境状态不变时间内，散射体的状态信息保持不变，对于剩余信道相干时间，不必进行额外信道估计，无需导频开销；根据步骤2和步骤4中估计的各路径时延、多普勒和信道复增益，进行逐路径时延多普勒补偿和波束赋形。