基于OCDM的通信感知一体化信号PAPR抑制方法

来源：信号处理杂志 2024年第7期北京时间：

作者：夏笑天, 宁强, 姚如贵, 樊晔, 左晓亚

摘要：5G技术的不断发展和普及，使得无线设备对频谱资源的需求越来越大，频谱资源紧张的问题日益突出。为了提高频谱利用率，有效解决频谱资源紧张的问题，通信感知一体化（Integrated Sensing and Communication， ISAC）技术应运而生。在ISAC系统中，通信模块和感知模块共用同一波形和硬件平台，从而提高了频谱和设备利用率。其中，基于正交线性调频分频复用（Orthogonal Chirp-Division Multiplexing， OCDM）的ISAC系统对多普勒频移的抗干扰性能更好，性能优于传统系统。但是OCDM信号的平均峰值功率比（Peak to Average Power Ratio， PAPR）较高，这是由于其需要利用离散菲涅尔逆变换（Inverse Discrete Fresnel Transform，IDFnT）进行从chirp域到时域的转换造成的，过高的PAPR容易造成非线性失真，从而对ISAC系统的表现造成影响。针对上述问题，提出了一种基于chirp保留方法的OCDM通感一体化信号PAPR抑制方法，通过将OCDM信号的全部chirp分为两部分，一部分用来传输降低总体PAPR的信号，另一部分则正常传输通信数据，分别称为优化子载波和通信子载波。将一体化信号的PAPR与其非周期自相关函数建立联系，并利用Gerchberge-Saxton算法对优化子载波上的所得信号进行优化，以降低信号整体的PAPR，同时所有子载波均用于雷达信号处理以保证感知性能。仿真结果表明，分别利用10%、25%的子载波用于优化信号PAPR，且互补累积分布函数值为10-2时，可以使一体化信号的PAPR分别降低2 dB、3 dB左右。

关键词：‍‍通信感知一体化, 正交线性调频分频复用, 峰值平均功率比