通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为6G的关键技术之一,广泛应用于智慧交通、智能家居等领域。随着频谱资源的紧缺、技术发展的融合,促使通信和感知功能的一体化,其中ISAC的波形设计是同时实现高效率通信和...通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为6G的关键技术之一,广泛应用于智慧交通、智能家居等领域。随着频谱资源的紧缺、技术发展的融合,促使通信和感知功能的一体化,其中ISAC的波形设计是同时实现高效率通信和高精度感知的研究重点。从ISAC技术趋势、波形设计重要性、应用场景和发展现状四方面进行了简要介绍,对以通信为主的波形设计、以感知为主的波形设计和波形复用设计进行了分析总结,阐述了联合波形设计的一体化性能边界以及潜在的一体化波形新型设计方式;并对ISAC波形设计的发展方向进行展望。展开更多
多天线技术通过在收发端部署天线阵列,从而提供额外的空间自由度(degrees of freedom,DoFs),大幅提升了无线通信的可靠性与有效性。与此同时,多天线技术应用于雷达感知领域,实现了空间角度分辨能力并提升了感知自由度,大幅增强了无线感...多天线技术通过在收发端部署天线阵列,从而提供额外的空间自由度(degrees of freedom,DoFs),大幅提升了无线通信的可靠性与有效性。与此同时,多天线技术应用于雷达感知领域,实现了空间角度分辨能力并提升了感知自由度,大幅增强了无线感知性能。然而,无线通信与雷达感知领域在过去数十年里独立发展。因此,尽管多天线技术在这两个领域分别取得了巨大的进步,但并没有通过发挥它们的协同作用来实现深度融合。随着感知与通信的融合被确定为第六代(the sixth-generation,6G)移动通信网络的典型应用场景之一,多天线技术的发展面临新的机遇以填补上述空白。为此,本文围绕未来天线阵列规模持续扩张、阵列架构更加多样、阵列形态更为灵活等发展趋势,对面向6G通信感知一体化的多天线技术进行综述。首先介绍未来多天线的不同架构类型,包括以传统紧凑式阵列和新兴稀疏阵列为代表的集中式阵列架构、以无蜂窝大规模MIMO(multiple-input multiple-output)为代表的分布式天线架构,以及三维连续空间阵元位置与朝向灵活可调的可移动天线/流体天线。然后,本文将介绍基于上述天线架构的远场/近场信道建模,并进行通信与感知性能分析。最后总结不同天线架构的特点,并展望解决因天线阵列规模的持续扩展及阵列形态的灵活多变引起的信道状态信息获取困难的新思路。展开更多
在6G通信系统中,随着天线规模的增大,菲涅尔区逐步扩展,现有的远场通信假设会引入严重的能量扩散,即角度域不再稀疏.近场通信利用球面波前进行建模,其信道模型与用户到达基站的角度和距离相关,在通信的同时可以估计角度和距离,实现通信...在6G通信系统中,随着天线规模的增大,菲涅尔区逐步扩展,现有的远场通信假设会引入严重的能量扩散,即角度域不再稀疏.近场通信利用球面波前进行建模,其信道模型与用户到达基站的角度和距离相关,在通信的同时可以估计角度和距离,实现通信感知一体化(Integrated Sensing And Communication,ISAC).本文针对近场环境下ISAC问题,提出了基于极坐标的近场模型,通过非均匀网格划分将ISAC转化为稀疏估计问题,进而提出基于稀疏贝叶斯学习模型和消息传递算法的ISAC算法,同时完成活跃用户检测、位置感知和通信.此外,所提算法采用差分调制,在通信和感知中无需利用导频,即可实现盲ISAC,有效提升通信系统的频谱效率.仿真结果表明,相对于均匀区域划分和文献现有方法,本文提出的ISAC算法可获得更高的感知精度和误码率性能.展开更多
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...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,IDFn T)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。展开更多
文摘通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为6G的关键技术之一,广泛应用于智慧交通、智能家居等领域。随着频谱资源的紧缺、技术发展的融合,促使通信和感知功能的一体化,其中ISAC的波形设计是同时实现高效率通信和高精度感知的研究重点。从ISAC技术趋势、波形设计重要性、应用场景和发展现状四方面进行了简要介绍,对以通信为主的波形设计、以感知为主的波形设计和波形复用设计进行了分析总结,阐述了联合波形设计的一体化性能边界以及潜在的一体化波形新型设计方式;并对ISAC波形设计的发展方向进行展望。
文摘多天线技术通过在收发端部署天线阵列,从而提供额外的空间自由度(degrees of freedom,DoFs),大幅提升了无线通信的可靠性与有效性。与此同时,多天线技术应用于雷达感知领域,实现了空间角度分辨能力并提升了感知自由度,大幅增强了无线感知性能。然而,无线通信与雷达感知领域在过去数十年里独立发展。因此,尽管多天线技术在这两个领域分别取得了巨大的进步,但并没有通过发挥它们的协同作用来实现深度融合。随着感知与通信的融合被确定为第六代(the sixth-generation,6G)移动通信网络的典型应用场景之一,多天线技术的发展面临新的机遇以填补上述空白。为此,本文围绕未来天线阵列规模持续扩张、阵列架构更加多样、阵列形态更为灵活等发展趋势,对面向6G通信感知一体化的多天线技术进行综述。首先介绍未来多天线的不同架构类型,包括以传统紧凑式阵列和新兴稀疏阵列为代表的集中式阵列架构、以无蜂窝大规模MIMO(multiple-input multiple-output)为代表的分布式天线架构,以及三维连续空间阵元位置与朝向灵活可调的可移动天线/流体天线。然后,本文将介绍基于上述天线架构的远场/近场信道建模,并进行通信与感知性能分析。最后总结不同天线架构的特点,并展望解决因天线阵列规模的持续扩展及阵列形态的灵活多变引起的信道状态信息获取困难的新思路。
文摘在6G通信系统中,随着天线规模的增大,菲涅尔区逐步扩展,现有的远场通信假设会引入严重的能量扩散,即角度域不再稀疏.近场通信利用球面波前进行建模,其信道模型与用户到达基站的角度和距离相关,在通信的同时可以估计角度和距离,实现通信感知一体化(Integrated Sensing And Communication,ISAC).本文针对近场环境下ISAC问题,提出了基于极坐标的近场模型,通过非均匀网格划分将ISAC转化为稀疏估计问题,进而提出基于稀疏贝叶斯学习模型和消息传递算法的ISAC算法,同时完成活跃用户检测、位置感知和通信.此外,所提算法采用差分调制,在通信和感知中无需利用导频,即可实现盲ISAC,有效提升通信系统的频谱效率.仿真结果表明,相对于均匀区域划分和文献现有方法,本文提出的ISAC算法可获得更高的感知精度和误码率性能.
文摘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,IDFn T)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。
