CN110471051B - 一种多用户接入下ofdm波形目标探测方法、装置及存储介质 - Google Patents

一种多用户接入下ofdm波形目标探测方法、装置及存储介质 Download PDF

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    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems

Abstract

本发明公开了一种多用户接入下OFDM波形目标探测方法、装置及存储介质，所述方法包括：对接收到的基带信号进行N点FFT变换；其中，N为大于或等于1的整数；对分配到至少一个完整的子载波组的用户，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；对只分配到若干个子载波的用户，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息；多段连续码片，逐点FFT提取所述目标距离信息对应的多普勒频率信息，获得目标的速度。本发明在多用户接入下，以及在单用户的子载波不完备时，每个用户在利用所分配子载波进行通信的同时，都能够高精度、高质量且大范围地完成对周围目标距离和速度信息地探测。

Description

一种多用户接入下OFDM波形目标探测方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及新体制雷达应用技术领域，尤其涉及一种多用户接入下OFDM波形目标探测方法、装置及存储介质。
背景技术
随着雷达通信一体化技术的发展，已经研究发现了将OFDM波形应用于雷达目标探测的方法。基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)的一体化技术实现了空间、时间、频率资源的复用，在目标探测的同时可以进行数据传输，降低了硬件平台的开发成本，节省了电子平台的时间和频率资源，并且可以减少电磁环境拥挤的现象，提高系统的用户体验。由于方法机理对探测距离和速度的局限，采用OFDM进行目标探测的应用背景一般被设定于路面交通，用于车辆之间的通信和定位。
然而，目前OFDM目标探测方法是基于单用户的应用场景，所有的子载波均为单个用户所用，通过子载波间的线性相位差提取目标距离信息，这是一个相对理想的场景。实际路面交通条件下，OFDM通信网络中如果有多个用户同时存在，一般会为不同的用户分配不同的子载波。保证彼此之间不发生干扰。在这种条件下，现有的OFDM目标探测方法将不再适用。由于相位信息不连续且不完整，传统方法会造成虚假目标出现甚至实际目标距离信息提取失败。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供多用户接入下OFDM波形目标探测方法、装置及存储介质，在多用户接入下，以及在单用户的子载波不完备时，能够高精度、高质量且大范围地探测到每个用户的目标距离和速度信息。
第一方面：
本发明一实施例提供一种多用户接入下OFDM波形目标探测方法，包括：
对接收到的基带信号进行N点FFT变换；其中，N为大于或等于1的整数；
对分配到至少一个完整的子载波组的用户，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；
对只分配到若干个子载波的用户，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息；
多段连续码片，逐点FFT提取所述目标距离信息对应的多普勒频率信息，获得目标的速度。
优选地，所述的多用户接入下OFDM波形目标探测方法，还包括：
根据当前的频谱资源和信号波形结构，将N数量的子载波分为M个子载波组；其中，M＝TOFDM/TCP，TOFDM为OFDM的码片长度，TCP为循环前缀CP的长度，M为大于或等于1的整数，N≥M；
根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波；其中，用户只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据。
优选地，每个所述子载波组能提供的数据带宽为
Figure GDA0003134191920000021
所述根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波，具体包括：
按照不同用户
Figure GDA0003134191920000022
的需求通信带宽
Figure GDA0003134191920000023
对用户进行降序排列；
若队列中的第一用户的
Figure GDA0003134191920000024
大于或等于BP，则将该用户标记为
Figure GDA0003134191920000025
为该用户分配
Figure GDA0003134191920000026
个完整的子载波组，并将该用户移至队列末尾；其中，
Figure GDA0003134191920000027
Figure GDA0003134191920000028
表示向下取整；
若队列中第一用户的
Figure GDA0003134191920000029
小于BP时，则将该用户标记为
Figure GDA00031341919200000210
在一个子载波组中，为该用户随机分配
Figure GDA00031341919200000211
子载波，并将该用户从队列中移除；其中，
Figure GDA00031341919200000212
Figure GDA00031341919200000213
表示向上取整；
在完成所有用户的一次分配后，针对标记为
Figure GDA00031341919200000214
的用户进行二次分配，从带内剩余的子载波中，随机分配
Figure GDA00031341919200000215
个给标记为
Figure GDA00031341919200000216
的用户
Figure GDA00031341919200000217
分配后将该用户从队列中移除，直至所有用户子载波分配完毕，子载波分配完毕后，用户
Figure GDA00031341919200000218
只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据
Figure GDA00031341919200000219
优选地，所述采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息，包括：
选取用户被分配的任意一个子载波组，提取FFT后与子载波位置对应的
Figure GDA00031341919200000220
个点，将这些点与
Figure GDA00031341919200000221
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；
解耦后的数据做
Figure GDA00031341919200000222
点的IFFT运算，提取目标距离信息。
优选地，所述采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息，包括：
S1.选取用户被分配的所有子载波，将FFT后这些子载波对应的点的值与
Figure GDA0003134191920000031
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；
S2.解耦后的数据，将非占用子载波位置补0，构造向量
Figure GDA0003134191920000032
建立矩阵：
Figure GDA0003134191920000033
其中，Fp表示N×N的部分傅里叶矩阵，不属于该用户子载波位置的行的数值均为0，τ＝10-6，λ＝2σ2γ，其中σ2是接收到高斯白噪声的方差，γ是目标个数的估计值；
S31.
Figure GDA0003134191920000034
k＝0；
S32.构造
Figure GDA0003134191920000035
S33.用共轭梯度法对
Figure GDA0003134191920000036
中的
Figure GDA0003134191920000037
进行求解；
S34.如果
Figure GDA0003134191920000038
则
Figure GDA0003134191920000039
为目标距离信息，否则k＝k+1，跳回步骤S32。
第二方面：
本发明一实施例还提供一种多用户接入下OFDM波形目标探测装置，包括：
FFT变换模块，用于对接收到的基带信号进行N点FFT变换；其中，N为大于或等于1的整数；
目标距离信息提取模块，用于对分配到至少一个完整的子载波组的用户，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；对只分配到若干个子载波的用户，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息；
目标速度探测模块，用于多段连续码片，逐点FFT提取所述目标距离信息对应的多普勒频率信息，获得目标速度。
优选地，所述的多用户接入下OFDM波形目标探测装置，还包括：
分配子载波组模块，用于根据当前的频谱资源和信号波形结构，将N数量的子载波分为M个子载波组；其中，M＝TOFDM/TCP，TOFDM为OFDM的码片长度，TCP为循环前缀CP的长度，M为大于或等于1的整数，N≥M；
用户子载波分配模块，用于根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波；其中，用户只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据。
优选地，每个所述子载波组能提供的数据带宽为
Figure GDA0003134191920000041
所述根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波，具体包括：
按照不同用户
Figure GDA0003134191920000042
的需求通信带宽
Figure GDA0003134191920000043
对用户进行降序排列；
若队列中的第一用户的
Figure GDA0003134191920000044
大于或等于BP，则将该用户标记为
Figure GDA0003134191920000045
为该用户分配
Figure GDA0003134191920000046
个完整的子载波组，并将该用户移至队列末尾；其中，
Figure GDA0003134191920000047
Figure GDA0003134191920000048
表示向下取整；
若队列中第一用户的
Figure GDA0003134191920000049
小于BP时，则将该用户标记为
Figure GDA00031341919200000410
在一个子载波组中，为该用户随机分配
Figure GDA00031341919200000411
子载波，并将该用户从队列中移除；其中，
Figure GDA00031341919200000412
Figure GDA00031341919200000413
表示向上取整；
在完成所有用户的一次分配后，针对标记为
Figure GDA00031341919200000414
的用户进行二次分配，从带内剩余的子载波中，随机分配
Figure GDA00031341919200000415
个给标记为
Figure GDA00031341919200000416
的用户
Figure GDA00031341919200000417
分配后将该用户从队列中移除，直至所有用户子载波分配完毕，子载波分配完毕后，用户
Figure GDA00031341919200000418
只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据
Figure GDA00031341919200000419
第三方面：
本发明一实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如上述的多用户接入下OFDM波形目标探测方法。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
本发明提供的一种多用户接入下OFDM波形目标探测方法，包括：对接收到的基带信号进行N点FFT变换；其中，N为大于或等于1的整数；对分配到至少一个完整的子载波组的用户，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；对只分配到若干个子载波的用户，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息；多段连续码片，逐点FFT提取所述目标距离信息对应的多普勒频率信息，获得目标的速度。本发明在多用户接入下，以及在单用户的子载波不完备时，每个用户在利用所分配子载波进行通信的同时，都能够高精度、高质量且大范围地完成对周围目标距离和速度信息地探测。本发明还提供了一种多用户接入下OFDM波形目标探测装置及存储介质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的多用户接入下OFDM波形目标探测方法的第一流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的多用户接入下OFDM波形目标探测方法的第二流程示意图；
图3是本发明一实施例提供的多用户接入下OFDM波形目标探测方法的第三流程示意图；
图4是本发明一实施例提供的多用户接入下OFDM波形目标探测方法的第四流程示意图；
图5是本发明一实施例提供的分配子载波组的示意图；
图6是本发明一实施例提供的多用户接入下OFDM波形目标探测装置的第一结构示意图；
图7是本发明一实施例提供的多用户接入下OFDM波形目标探测装置的第二结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明第一实施例：
请参阅图1-2，一种多用户接入下OFDM波形目标探测方法，包括：
S100.对接收到的基带信号进行N点FFT变换；其中，N为大于或等于1的整数；
S101.对分配到至少一个完整的子载波组的用户，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；
S102.对只分配到若干个子载波的用户，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息；
S103.多段连续码片，逐点FFT提取所述目标距离信息对应的多普勒频率信息，获得目标的速度。
在具体的实施例当中：
1)在CP结束位置，接收TOFDM长的信号，进行下变频到基带，采样生成基带IQ数据St(n)，采样率为
Figure GDA0003134191920000061
2)将St(n)进行N点FFT变换；
3)此时用户分为两类，其中针对
Figure GDA0003134191920000062
标记的用户至少含有1个完整的子载波组，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；有
Figure GDA0003134191920000063
际记的用户，其占用的子载波个数较少，呈稀疏分布，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息。其中，
Figure GDA0003134191920000064
用户和
Figure GDA0003134191920000065
用户的目标探测的精度和范围均和占据所有子载波的用户一致。
4)多段连续码片，逐点FFT提取目标距离位置对应的多普勒频率信息，获得目标速度。
在本实施例中，所述采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息，包括：
选取用户被分配的任意一个子载波组，提取FFT后与子载波位置对应的
Figure GDA0003134191920000066
个点，将这些点与
Figure GDA0003134191920000071
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；
解耦后的数据做
Figure GDA0003134191920000072
点的IFFT运算，提取目标距离信息。
在本实施例中，所述采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息，包括：
S1.选取用户被分配的所有子载波，将FFT后这些子载波对应的点的值与
Figure GDA0003134191920000073
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；
S2.解耦后的数据，将非占用子载波位置补0，构造向量
Figure GDA0003134191920000074
建立矩阵：
Figure GDA0003134191920000075
其中，Fp表示N×N的部分傅里叶矩阵，不属于该用户子载波位置的行的数值均为0，τ＝10-6，λ＝2σ2γ，其中σ2是接收到高斯白噪声的方差，γ是目标个数的估计值；
S31.
Figure GDA0003134191920000076
k＝0；
S32.构造
Figure GDA0003134191920000077
S33.用共轭梯度法对
Figure GDA0003134191920000078
中的
Figure GDA0003134191920000079
进行求解；
S34.如果
Figure GDA00031341919200000710
则
Figure GDA00031341919200000711
为目标距离信息，否则k＝k+1，跳回步骤S32。
请参阅图3-5，在一优选实施例中，所述的多用户接入下OFDM波形目标探测方法，还包括：
S001.根据当前的频谱资源和信号波形结构，将N数量的子载波分为M个子载波组；其中，M＝TOFDM/TCP，TOFDM为0FDM的码片长度，TCP为循环前缀CP的长度，M为大于或等于1的整数，N≥M；
在具体的实施例当中，首先将N数量的子载波分为M个子载波组，每一组以M为间隔占用
Figure GDA00031341919200000712
个子载波。第
Figure GDA00031341919200000713
组占用的子载波编号为
Figure GDA00031341919200000714
其中
Figure GDA00031341919200000715
和K为整数且
Figure GDA0003134191920000081
每个子载波组能提供的数据带宽为
Figure GDA0003134191920000082
S002.根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波；其中，用户只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据。
其中，每个所述子载波组能提供的数据带宽为
Figure GDA0003134191920000083
所述根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波，具体包括：
按照不同用户
Figure GDA0003134191920000084
的需求通信带宽
Figure GDA0003134191920000085
对用户进行降序排列；
若队列中的第一用户的
Figure GDA0003134191920000086
大于或等于BP，则将该用户标记为
Figure GDA0003134191920000087
为该用户分配
Figure GDA0003134191920000088
个完整的子载波组，并将该用户移至队列末尾；其中，
Figure GDA0003134191920000089
Figure GDA00031341919200000810
表示向下取整；
若队列中第一用户的
Figure GDA00031341919200000811
小于BP时，则将该用户标记为
Figure GDA00031341919200000812
在一个子载波组中，为该用户随机分配
Figure GDA00031341919200000813
子载波，并将该用户从队列中移除；其中，
Figure GDA00031341919200000814
Figure GDA00031341919200000815
表示向上取整；
在完成所有用户的一次分配后，针对标记为
Figure GDA00031341919200000816
的用户进行二次分配，从带内剩余的子载波中，随机分配
Figure GDA00031341919200000817
个给标记为
Figure GDA00031341919200000818
的用户
Figure GDA00031341919200000819
分配后将该用户从队列中移除，直至所有用户子载波分配完毕，子载波分配完毕后，用户
Figure GDA00031341919200000820
只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据
Figure GDA00031341919200000821
在具体的实施例当中，多用户接入下OFDM波形目标探测方法包含多用户的子载波分配以及目标检测算法两个部分。
以79GHz的汽车雷达频段为例：
fc＝79GHz，假设OFDM的循环前缀的长度为TCP＝2.67μs，OFDM的码片宽度为TOFDM＝10.68μs，OFDM子载波个数为N＝512。OFDM码元重复周期为OFDM循环前缀和码片宽度的总和TRE＝13.56μs。在这种参数设置下，单用户占用所有的子载波资源。OFDM的目标探测距离的能力由循环前缀和码片宽度相比，较小的值决定。为了增加通信的效率，循环前缀会小于码片宽度，所以一般探测距离由循环前缀决定，这里为
Figure GDA0003134191920000091
距离分辨力
Figure GDA0003134191920000092
目标探测速度的范围
Figure GDA0003134191920000093
通过ND个连续码片进行多普勒提取，速度的精度为
Figure GDA0003134191920000094
在多用户接入时，虽然每个用户占据的子载波个数远远小于总子载波数量，但还可以保持单用户状态下的距离和速度探测能力，即采用上述方法，每个子载波组能够提供的目标距离探测分辨力、距离探测范围，速度分辨力和范围均与完备子载波一致。当用户没有被分配完整子载波组时，采用基于贝叶斯的压缩感知方法也可以获得与完备子载波相当的探测性能。
根据上述实施例的教导，所述多用户接入下OFDM波形目标探测方法，在多用户接入下，以及在单用户的子载波不完备时，能够高精度、高质量且大范围地探测到每个用户的目标距离和速度信息。本发明还提供了一种多用户接入下OFDM波形目标探测装置及存储介质。
本发明第二实施例：
请参阅图6，一种多用户接入下OFDM波形目标探测装置，包括：
FFT变换模块10，用于对接收到的基带信号进行N点FFT变换；其中，N为大于或等于1的整数；
目标距离信息提取模块20，用于对分配到至少一个完整的子载波组的用户，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；对只分配到若干个子载波的用户，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息；
目标速度探测模块30，用于多段连续码片，逐点FFT提取所述目标距离信息对应的多普勒频率信息，获得目标速度。
在具体的实施例当中：
1)在CP结束位置，接收TOFDM长的信号，进行下变频到基带，采样生成基带IQ数据St(n)，采样率为
Figure GDA0003134191920000095
2)将St(n)进行N点FFT变换；
3)此时用户分为两类，其中针对
Figure GDA0003134191920000096
标记的用户至少含有1个完整的子载波组，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；确
Figure GDA0003134191920000097
标记的用户，其占用的子载波个数较少，呈稀疏分布，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息。其中，
Figure GDA0003134191920000101
用户和
Figure GDA0003134191920000102
用户的目标探测的精度和范围均和占据所有子载波的用户一致。
4)多段连续码片，逐点FFT提取目标距离位置对应的多普勒频率信息，获得目标速度。
在本实施例中，所述采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息，包括：
选取用户被分配的任意一个子载波组，提取FFT后与子载波位置对应的
Figure GDA0003134191920000103
个点，将这些点与
Figure GDA0003134191920000104
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；
解耦后的数据做
Figure GDA0003134191920000105
点的IFFT运算，提取目标距离信息。
在本实施例中，所述采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息，包括：
S1.选取用户被分配的所有子载波，将FFT后这些子载波对应的点的值与
Figure GDA0003134191920000106
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；
S2.解耦后的数据，将非占用子载波位置补0，构造向量
Figure GDA0003134191920000107
建立矩阵：
Figure GDA0003134191920000108
其中，Fp表示N×N的部分傅里叶矩阵，不属于该用户子载波位置的行的数值均为0，τ＝10-6，λ＝2σ2γ，其中σ2是接收到高斯白噪声的方差，γ是目标个数的估计值；
S31.
Figure GDA0003134191920000109
k＝0；
S32.构造
Figure GDA00031341919200001010
S33.用共轭梯度法对
Figure GDA00031341919200001011
中的
Figure GDA00031341919200001012
进行求解；
S34.如果
Figure GDA00031341919200001013
则
Figure GDA00031341919200001014
为目标距离信息，否则k＝k+1，跳回步骤S32。
请参阅图7，在一优选实施例中，所述的多用户接入下OFDM波形目标探测装置，还包括：
分配子载波组模块40，用于根据当前的频谱资源和信号波形结构，将N数量的子载波分为M个子载波组；其中，M＝TOFDM/TCP，TOFDM为OFDM的码片长度，TCP为循环前缀CP的长度，M为大于或等于1的整数，N≥M；
在具体的实施例当中，首先将N数量的子载波分为M个子载波组，每一组以M为间隔占用
Figure GDA0003134191920000111
个子载波。第i组占用的子载波编号为i+MK，其中i和K为整数且
Figure GDA0003134191920000112
每个子载波组能提供的数据带宽为
Figure GDA0003134191920000113
用户子载波分配模块50，用于根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波；其中，用户只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据。
其中，每个所述子载波组能提供的数据带宽为
Figure GDA0003134191920000114
所述根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波，具体包括：
按照不同用户
Figure GDA0003134191920000115
的需求通信带宽
Figure GDA0003134191920000116
对用户进行降序排列；
若队列中的第一用户的
Figure GDA0003134191920000117
大于或等于BP，则将该用户标记为
Figure GDA0003134191920000118
为该用户分配
Figure GDA0003134191920000119
个完整的子载波组，并将该用户移至队列末尾；其中，
Figure GDA00031341919200001110
Figure GDA00031341919200001111
表示向下取整；
若队列中第一用户的
Figure GDA00031341919200001112
小于BP时，则将该用户标记为
Figure GDA00031341919200001113
在一个子载波组中，为该用户随机分配
Figure GDA00031341919200001114
子载波，并将该用户从队列中移除；其中，
Figure GDA00031341919200001115
Figure GDA00031341919200001116
表示向上取整；
在完成所有用户的一次分配后，针对标记为
Figure GDA00031341919200001117
的用户进行二次分配，从带内剩余的子载波中，随机分配
Figure GDA00031341919200001118
个给标记为
Figure GDA00031341919200001119
的用户
Figure GDA00031341919200001120
分配后将该用户从队列中移除，直至所有用户子载波分配完毕，子载波分配完毕后，用户
Figure GDA00031341919200001121
只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据
Figure GDA00031341919200001122
在具体的实施例当中，多用户接入下OFDM波形目标探测方法包含多用户的子载波分配以及目标检测算法两个部分。
以79GHz的汽车雷达频段为例：
fc＝79GHz，假设OFDM的循环前缀的长度为TCP＝2.67μs，OFDM的码片宽度为TOFDM＝10.68μs，OFDM子载波个数为N＝512。OFDM码元重复周期为OFDM循环前缀和码片宽度的总和TRE＝13.56μs。在这种参数设置下，单用户占用所有的子载波资源。OFDM的目标探测距离的能力由循环前缀和码片宽度相比，较小的值决定。为了增加通信的效率，循环前缀会小于码片宽度，所以一般探测距离由循环前缀决定，这里为
Figure GDA0003134191920000121
距离分辨力
Figure GDA0003134191920000122
目标探测速度的范围
Figure GDA0003134191920000123
通过ND个连续码片进行多普勒提取，速度的精度为
Figure GDA0003134191920000124
在多用户接入时，虽然没有用户占据的子载波个数远远小于总子载波数量，但还可以保持单用户状态下的距离和速度探测能力。
根据上述实施例的教导，所述多用户接入下OFDM波形目标探测装置，在多用户接入下，以及在单用户的子载波不完备时，每个用户在利用所分配子载波进行通信的同时，都能够高精度、高质量且大范围地完成对周围目标距离和速度信息地探测。
第三方面：
本发明一实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如上述的多用户接入下OFDM波形目标探测方法，且能够达到与上述方法一致的有益效果
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可监听存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多用户接入下OFDM波形目标探测方法，其特征在于，包括：
对接收到的基带信号进行N点FFT变换；其中，N为大于或等于1的整数；
对分配到至少一个完整的子载波组的用户，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；
对只分配到若干个子载波的用户，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息，具体为：选取用户被分配的任意一个子载波组，提取FFT后与子载波位置对应的
Figure FDA0003134191910000011
个点，将这些点与
Figure FDA0003134191910000012
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；解耦后的数据做
Figure FDA0003134191910000013
点的IFFT运算，提取目标距离信息，其中，M为大于或等于1的整数，N≥M，
Figure FDA0003134191910000014
表示用户
Figure FDA0003134191910000015
被分配到的子载波位置上调制通信数据；
多段连续码片，逐点FFT提取所述目标距离信息对应的多普勒频率信息，获得目标的速度。
2.根据权利要求1所述的多用户接入下OFDM波形目标探测方法，其特征在于，还包括：
根据当前的频谱资源和信号波形结构，将N数量的子载波分为M个子载波组；其中，M＝TOFDM/TCP，TOFDM为OFDM的码片长度，TCP为循环前缀CP的长度，M为大于或等于1的整数，N≥M；
根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波；其中，用户只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据。
3.根据权利要求2所述的多用户接入下OFDM波形目标探测方法，其特征在于，每个所述子载波组能提供的数据带宽为
Figure FDA0003134191910000016
所述根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波，具体包括：
按照不同用户
Figure FDA0003134191910000017
的需求通信带宽
Figure FDA0003134191910000018
对用户进行降序排列；
若队列中的第一用户的
Figure FDA0003134191910000019
大于或等于BP，则将该用户标记为
Figure FDA00031341919100000110
为该用户分配
Figure FDA00031341919100000111
个完整的子载波组，并将该用户移至队列末尾；其中，
Figure FDA00031341919100000112
Figure FDA00031341919100000113
表示向下取整；
若队列中第一用户的
Figure FDA0003134191910000021
小于BP时，则将该用户标记为
Figure FDA0003134191910000022
在一个子载波组中，为该用户随机分配
Figure FDA0003134191910000023
子载波，并将该用户从队列中移除；其中，
Figure FDA0003134191910000024
Figure FDA0003134191910000025
表示向上取整；
在完成所有用户的一次分配后，针对标记为
Figure FDA0003134191910000026
的用户进行二次分配，从带内剩余的子载波中，随机分配
Figure FDA0003134191910000027
个给标记为
Figure FDA0003134191910000028
的用户
Figure FDA0003134191910000029
分配后将该用户从队列中移除，直至所有用户子载波分配完毕，子载波分配完毕后，用户
Figure FDA00031341919100000210
只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据
Figure FDA00031341919100000211
4.根据权利要求1所述的多用户接入下OFDM波形目标探测方法，其特征在于，所述采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息，包括：
S1.选取用户被分配的所有子载波，将FFT后这些子载波对应的点的值与
Figure FDA00031341919100000212
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；
S2.解耦后的数据，将非占用子载波位置补0，构造向量
Figure FDA00031341919100000213
建立矩阵：
Figure FDA00031341919100000214
其中，Fp表示N×N的部分傅里叶矩阵，不属于该用户子载波位置的行的数值均为0，τ＝10-6，λ＝2σ2γ，其中σ2是接收到高斯白噪声的方差，γ是目标个数的估计值；
S31.
Figure FDA00031341919100000215
k＝0；
S32.构造
Figure FDA00031341919100000216
S33.用共轭梯度法对
Figure FDA00031341919100000217
中的
Figure FDA00031341919100000218
进行求解；
S34.如果
Figure FDA00031341919100000219
则
Figure FDA00031341919100000220
为目标距离信息，否则k＝k+1，跳回步骤S32。
5.一种多用户接入下OFDM波形目标探测装置，其特征在于，包括：
FFT变换模块，用于对接收到的基带信号进行N点FFT变换；其中，N为大于或等于1的整数；
目标距离信息提取模块，用于对分配到至少一个完整的子载波组的用户，采用基于子载波组解耦的目标探测方法获得目标距离信息；对只分配到若干个子载波的用户，采用基于稀疏子载波解耦的贝叶斯压缩感知目标探测方法获得目标距离信息，具体为：选取用户被分配的任意一个子载波组，提取FFT后与子载波位置对应的
Figure FDA0003134191910000031
个点，将这些点与
Figure FDA0003134191910000032
对应位置的数据逐点相除，实现通信数据的解耦；解耦后的数据做
Figure FDA0003134191910000033
点的IFFT运算，提取目标距离信息；
目标速度探测模块，用于多段连续码片，逐点FFT提取所述目标距离信息对应的多普勒频率信息，获得目标速度。
6.根据权利要求5所述的多用户接入下OFDM波形目标探测装置，其特征在于，还包括：
分配子载波组模块，用于根据当前的频谱资源和信号波形结构，将N数量的子载波分为M个子载波组；其中，M＝TOFDM/TCP，TOFDM为OFDM的码片长度，TCP为循环前缀CP的长度，M为大于或等于1的整数，N≥M；
用户子载波分配模块，用于根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波；其中，用户只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据。
7.根据权利要求6所述的多用户接入下OFDM波形目标探测装置，其特征在于，每个所述子载波组能提供的数据带宽为
Figure FDA0003134191910000034
所述根据用户的通信带宽需求，分配子载波组或一个子载波组内的若干个子载波，具体包括：
按照不同用户
Figure FDA0003134191910000035
的需求通信带宽
Figure FDA0003134191910000036
对用户进行降序排列；
若队列中的第一用户的
Figure FDA0003134191910000037
大于或等于BP，则将该用户标记为
Figure FDA0003134191910000038
为该用户分配
Figure FDA0003134191910000039
个完整的子载波组，并将该用户移至队列末尾；其中，
Figure FDA00031341919100000310
Figure FDA00031341919100000311
表示向下取整；
若队列中第一用户的
Figure FDA0003134191910000041
小于BP时，则将该用户标记为
Figure FDA0003134191910000042
在一个子载波组中，为该用户随机分配
Figure FDA0003134191910000043
子载波，并将该用户从队列中移除；其中，
Figure FDA0003134191910000044
Figure FDA0003134191910000045
表示向上取整；
在完成所有用户的一次分配后，针对标记为
Figure FDA0003134191910000046
的用户进行二次分配，从带内剩余的子载波中，随机分配
Figure FDA0003134191910000047
个给标记为
Figure FDA0003134191910000048
的用户
Figure FDA0003134191910000049
分配后将该用户从队列中移除，直至所有用户子载波分配完毕，子载波分配完毕后，用户
Figure FDA00031341919100000410
只能在被分配到的子载波位置上调制通信数据
Figure FDA00031341919100000411
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述存储介质所在设备执行如权利要求1至4任一项所述的多用户接入下OFDM波形目标探测方法。
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