[发明专利]一种基于数字孪生体的时变频率信号处理系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于数字孪生体的时变频率信号处理系统及方法，属于数字孪生体技术领域，解决了现有基于时变频率信号的用户接入性能受频率偏移等因素影响较大的问题。该系统包括：信号产生模块，根据真实物理世界中每一用户接入的业务特征，映射得到数字孪生体中相应用户的时变频率信号；输入信号处理模块，将每一用户的时变频率信号分别调制到同一调制频率下，并对调制后的信号分别进行欧拉变换，得到相应用户的欧拉变换信号；信号传递模块，传输所有用户的欧拉变换信号混合形成的信号；输出信号处理模块，进行信号恢复及分数域解调，从分数域解调结果中提取出每一用户的时变频率信号中的频率偏移、并还原出每一用户的时变频率信号。

技术领域

本发明涉及数字孪生体技术领域，尤其涉及一种基于数字孪生体的时变频率信号处理系统及方法。

背景技术

基于互联网的快速发展，元宇宙逐步形成其概念和内涵，即与物理世界相互打通、平行存在的虚拟世界。在移动互联网蓬勃发展的背景下，也带来了元宇宙中虚拟世界的数字孪生体、及其所模拟的物理世界的移动性。元宇宙要求高同步和低延时，从而使用户获得实时、流畅的完美体验。元宇宙对移动场景下大量数据迅速传输的过程依赖强大的通信基础设施。

在通信基础设施中，时间和频率资源是最主要的可用传输资源。在元宇宙的具备高移动性、尤其是高速大范围移动场景下，频率将会随着移动速度和范围的变化而变化。这类变化将会对元宇宙的虚拟世界中的各类数字孪生体及其与物理世界之间的数据交互传输的正确率产生影响。为了保证未来元宇宙中数据的正确、流畅传输，有必要对相关底层信号的传输核心技术进行研究。

时变频率信号，即频率随时间变化的信号，在物理系统中多应用在用户接入和系统资源管理领域，具有较为广泛的应用价值，通过数字孪生体对实际物理世界系统中的时变频率信号的性能进行模拟仿真，可为真实物理系统中面向不同应用的部署提供参考。

现有，基于时变频率信号的用户接入技术大致分为三种，分别为基于时变频率信号的码分多址方案、基于时变频率信号的多扫频方案和基于时变频率信号的多载波方案。其中，

基于时变频率信号的码分多址方案，使用时变频率信号来代替码分多址系统中的伪随机码，这样，系统的带宽在扩频后从原来的取决于扩频码变为了取决于时变频率信号的带宽。但是这种方案的缺点是，当时变频率信号的时宽带宽积很小时，系统的传输速率会受到限制。基于时变频率信号的多扫频方案，系统的发送信号采用组合信号的形式，由两个不同调制频率的时变频率信号组合而成，使用这种方式，系统可以保证在多用户时的性能，缺点是这种方案并不适合在实际物理器件中使用。基于时变频率信号的多载波方案，利用多个频率来区分用户，为每个用户分配不同的频率，并将时变频率信号经过处理后对应到相应用户的载频上，这种方案实现较为简单，其缺点是：当传输过程中存在干扰、时延及频率偏移的影响时，会对性能产生很大的影响。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种基于数字孪生体的时变频率信号处理系统及方法，用以解决现有基于时变频率信号的用户接入性能受频率偏移等因素影响较大的问题。

一方面，本发明公开了一种基于数字孪生体的时变频率信号处理系统，包括：

信号产生模块，用于根据真实物理世界中每一用户接入的业务特征，分别映射得到数字孪生体中相应用户的时变频率信号；每一用户的时变频率信号中的初始频率已知且不同，每一用户的时变频率信号中还存在未知的频率偏移；

输入信号处理模块，用于将每一用户的时变频率信号分别调制到同一调制频率下，并对调制后的信号分别进行欧拉变换，得到相应用户的欧拉变换信号；

信号传递模块，用于模拟真实物理世界的信道特征，传输所有用户的欧拉变换信号混合后形成的多用户混合信号；

输出信号处理模块，用于对信号传递模块输出的信号进行恢复及分数域解调，从分数域解调结果中提取出每一用户的时变频率信号中的频率偏移，基于提取的频率偏移，还原出每一用户经过频率调制后的时变频率信号。