NOMA体制下通信感知一体化干扰消除算法

摘要

随着无线通信设备数量呈指数爆炸式增长,无线频谱资源日益紧张,通信感知一体化技术(Integrated Sensing And Communication, ISAC)使用一体化信号同时实现感知功能与通信功能,有效地缓解了频谱资源紧张的问题,同时还节省了硬件开销,因而备受关注。基于非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)体制的ISAC系统,其性能优于传统的ISAC系统,但如何在通信接收端有效地消除感知信号干扰是一个难点。针对上述问题,本文设计出一种基于NOMA体制的ISAC信号帧结构,其中通信正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)信号与感知线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号非正交功率加权叠加。接着本文提出一种新的干扰消除算法,在通信接收端根据LFM信号特点,运用短时傅里叶变换(Short-time Fourier Transform,STFT)分析LFM信号时频特性,确定LFM信号参数大致范围,然后运用LFM信号经特定阶数分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)后的能量汇聚特性对LFM参数进行精确估计,最后使用最大似然补偿对估计参数进行校正,提高参数估计精度,从而对感知信号进行准确重构,并在通信接收端实现较为彻底的感知信号干扰消除。仿真结果表明,在信噪比大于15 dB,通信信号功率加权系数小于0.01时,运用FRFT估计的LFM参数均方误差低于40 dB,在经过最大似然补偿校正后参数均方误差低于70 dB。并且本文提出的干扰消除算法实现的信道容量接近理想干扰消除的信道容量。