本發(fā)明屬于通信感知一體化信號處理領(lǐng)域，具體涉及一種多載波通信感知一體化系統(tǒng)中干擾抑制方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)是兩個獨立的信息基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。隨著社會經(jīng)濟對信息技術(shù)的發(fā)展，兩種技術(shù)和系統(tǒng)正在快速走向融合。在軍用方面，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，作戰(zhàn)平臺(尤其是航空、航天作戰(zhàn)平臺)需要裝備越來越多的電子設(shè)備，占用大量空間、設(shè)計復雜、相互之間可能會產(chǎn)生電磁干擾；而且隨著功能的強大，通信設(shè)備、雷達設(shè)備的體積、重量、能耗都成倍增加，設(shè)備之間交流的數(shù)據(jù)量急劇增加，急需要通信感知一體化技術(shù)。在民用方面，新興業(yè)務(wù)對6g網(wǎng)絡(luò)提出了端到端信息處理能力的更高訴求，使得通信感知一體化成為6g技術(shù)與業(yè)務(wù)的主導趨勢之一。通信感知一體化將成為未來網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)性核心技術(shù)，可以提高設(shè)備的可用性和可靠性，降低設(shè)備間電磁干擾，為目標感知和通信信息傳輸互惠共生提供了可行范式，是未來通信和雷達系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢，有力支撐了以萬物智聯(lián)、通感共生、虛實交融為特征的新型信息基礎(chǔ)設(shè)施的加速構(gòu)建。

2、在通信感知一體化中，感知能力聚焦無線信號感知，即通過分析無線電波的直射、反射、散射信號，獲得對目標對象或環(huán)境信息(如屬性和狀態(tài)等)的感知，完成定位、測距、測速、成像、檢測、識別、環(huán)境重構(gòu)等功能，實現(xiàn)對物理世界的感知探索。由于通信是多終端的網(wǎng)絡(luò)形式呈現(xiàn)，雷達是點對點的系統(tǒng)方式，信號處理方式不同，抗干擾技術(shù)也不同，且工作時既關(guān)注通信系統(tǒng)又關(guān)注感知系統(tǒng)，又會面臨著新形勢的干擾，因此在通信感知一體化系統(tǒng)中，通信功能、雷達功能都會弱化。隨著空間中用頻設(shè)備的增多、用頻頻譜范圍的擴展，通信感知一體化所面臨的電磁環(huán)境也變得日益復雜，特別是有時還會面對有針對性的電磁干擾。因此，在通信感知一體化系統(tǒng)中，急需要提升干擾消除技術(shù)，提升通信和雷達融合技術(shù)的抗干擾能力。

3、針對通信感知一體化干擾消除傾注了科研人員的大量心血，提出了各種抗干擾技術(shù)，干擾重構(gòu)是比較典型的抗干擾技術(shù)。但由于復雜電磁環(huán)境中混合著各種干擾信號，它們在時域、頻域、時頻域等交織在一起，很難準確重構(gòu)干擾信號，所以很難用常規(guī)的信號處理方法進行干擾消除。為進一步推動通信感知一體化的研究進程，提升通信感知一體化下感知的抗干擾能力，迫切需要開展復雜電磁干擾環(huán)境下通信雷達一體化的新型干擾抑制方法研究。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，為提升通信感知一體化系統(tǒng)中感知的探測能力，提供一種多載波通信感知一體化系統(tǒng)中干擾抑制方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)。主要包括多載波通信感知一體化接收系統(tǒng)對導頻子載波的提取和累積、信號白化和信號分離三個部分，其中對導頻信號的累積能夠提升感知信號的信噪比，信號白化部分能夠使得信號各維數(shù)據(jù)之間相互不相關(guān)，為信號分離做準備。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種多載波通信感知一體化系統(tǒng)中干擾抑制方法，多載波信號的導頻子載波用于感知，其余子載波用于通信，所述方法包括以下步驟：

4、步驟1：將接收機接收到的含有干擾的多載波信號進行解調(diào)，得到含有干擾的若干導頻子載波信號；

5、步驟2：將導頻子載波信號變換到零中頻，變成基帶子載波信號，對基帶子載波信號相干疊加，得到相干累積后的含有干擾的感知信號；

6、步驟3：將步驟2得到的感知信號進行線性混合，得到經(jīng)過線性混合后的信號；

7、步驟4：對線性混合后的信號進行白化處理；

8、步驟5：對白化后的信號進行多分量盲信號分離，得到去除干擾后的感知信號。

9、為優(yōu)化上述技術(shù)方案，采取的具體措施還包括：

10、進一步地，步驟2中，所述對基帶子載波信號相干疊加具體為：

11、

12、式中，s(t)為相干累積后的含有干擾的感知信號，s′i(t)為基帶子載波信號，n表示基帶子載波信號的數(shù)量。

13、進一步地，步驟3中，所述線性混合具體為：

14、m(t)＝as(t)+n(t)

15、其中，m(t)是經(jīng)過線性混合后的信號，a是混合矩陣，s(t)為相干累積后的含有干擾的感知信號，n(t)是傳輸過程中信號產(chǎn)生的高斯白噪聲。

16、進一步地，步驟4具體為：

17、步驟4.1：對經(jīng)過線性混合后的信號m(t)進行中心化處理，得到中心化的信號mc(t)，表示為：

18、mc(t)＝m(t)-e[m(t)]

19、其中，e[·]表示期望運算；

20、步驟4.2：計算中心化的信號mc(t)的協(xié)方差矩陣rxx，

21、rxx＝cov(mc(t)t)

22、式中，cov(·)表示計算協(xié)方差；上標t表示轉(zhuǎn)置；

23、步驟4.3：對rxx進行奇異值分解

24、rxx＝usvt

25、其中，u和v是正交矩陣，u表示左奇異值矩陣，v表示右奇異值矩陣，s是對角矩陣，其對角線上的元素是對應(yīng)的奇異值；

26、步驟4.4：構(gòu)造白化矩陣q為：

27、

28、從而得到白化信號為：

29、mw(t)＝q·mc(t)

30、式中，mw(t)表示白化信號。

31、進一步地，步驟5中，所述對白化后的信號進行多分量盲信號分離采用的方法為主成分分析法，具體為：

32、步驟5.1：計算白化信號mw(t)的協(xié)方差矩陣ryy

33、ryy＝cov(mw(t)t)

34、式中，cov(·)表示計算協(xié)方差，上標t表示轉(zhuǎn)置；

35、步驟5.2：對協(xié)方差矩陣進行特征值分解，得到特征向量和特征值矩陣：

36、ryy＝epca·dpca·etpca

37、其中，epca的列向量是ryy的特征向量，dpca是對角矩陣，其對角元素是對應(yīng)特征向量的特征值；

38、步驟5.3：根據(jù)特征值的大小按照從大到小的順序?qū)μ卣飨蛄窟M行排序，得到重新排列后的特征向量組成的矩陣epca′為：

39、epca′＝epca(:,order)

40、其中，order表示存儲排序后的索引；

41、步驟5.4：利用排序后的特征向量矩陣epca′來計算白化信號mw(t)的主成分：

42、xpca＝(epca′)t·mw(t)

43、從而得到分離后的感知信號xpca。

44、本發(fā)明還提出一種實施如上所述方法的干擾抑制裝置，包括：

45、解調(diào)器，用于將接收機接收到的含有干擾的多載波信號進行解調(diào)，得到含有干擾的若干導頻子載波信號；

46、變換模塊，用于將導頻子載波信號變換到零中頻，變成基帶子載波信號，對基帶子載波信號相干疊加，得到相干累積后的含有干擾的感知信號；

47、混合模塊，用于將變換模塊得到的感知信號進行線性混合，得到經(jīng)過線性混合后的信號；

48、白化模塊，用于對線性混合后的信號進行白化處理；

49、信號分離模塊，用于對白化后的信號進行多分量盲信號分離，得到去除干擾后的感知信號。

50、本發(fā)明還提出一種電子設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行計算機程序時，實現(xiàn)如上所述的多載波通信感知一體化系統(tǒng)中干擾抑制方法。

51、本發(fā)明還提出一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，所述計算機程序使計算機執(zhí)行如上所述的多載波通信感知一體化系統(tǒng)中干擾抑制方法。

52、本發(fā)明的有益效果是：

53、1、由于多載波調(diào)制通信感知一體化技術(shù)使用導頻子載波作為感知信號，本發(fā)明中對導頻子載波信號進行相干累積，提高了感知信號的信噪比，提高的程度和導頻子載波的個數(shù)n成正比。

54、2、本發(fā)明從信號處理層面，利用多分量信號盲分離的方法對多載波通信感知一體化信號進行干擾和感知信號分離，實現(xiàn)了干擾抑制，提升了通信感知一體化下感知的抗干擾能力。

55、3、本發(fā)明實現(xiàn)簡單，計算量小，能夠用于多載波通信感知一體化實時干擾抑制，提升感知能力。