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
在下一代无线通信网络中,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communications, ISAC)通过频谱共享、硬件共享、信号共享等方式实现感知与通信的融合,从而在进行信息传递的同时,感知环境中的物体的方位角度、距离、速度等信息。为进...在下一代无线通信网络中,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communications, ISAC)通过频谱共享、硬件共享、信号共享等方式实现感知与通信的融合,从而在进行信息传递的同时,感知环境中的物体的方位角度、距离、速度等信息。为进一步提高资源利用率和一体化系统集成度,一体化信号设计和信号处理成为了ISAC的主要任务之一。作为信号处理中的一项基本流程,信道估计是高速数据传输和波束成形的先决条件,也是环境感知和参数估计的基础,因此准确的信道估计结果对感知和数据传输都至关重要。本文针对基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)信号在动态场景下的高导频开销问题,设计并实现了一种高效的时变信道估计与解调方案,并将其运用到通信感知一体化系统中。首先,本文设计了一种无导频的OFDM信号作为ISAC信号,仅依靠较短的前导码获取合适的初始信道估计值;接着提出了联合时变信道估计与数据解调的迭代算法,旨在利用数据辅助信道估计;最后,为了进一步提高动态场景下的信道估计精度,本文提出了一种鲁棒的基于卡尔曼滤波技术的数据辅助的时变信道跟踪算法。仿真表明本文设计的联合信号处理算法能在降低导频开销的同时,仅仅使用几次迭代就能显著提升时变信道估计和数据解调性能;本文还通过蒙特卡洛实验统计了所提方案的最大有效频谱效率,结果表明本文所提方法相比较传统能提高在高动态场景下的效率、鲁棒性和实用性;最后,本文还通过数值实验验证在多径环境中的目标感知功能,表明了本文的一体化信号适用于感知通信一体化系统,且本文设计的算法能提升通信和感知性能。展开更多
通信感知一体化(integrated sensing and communications,ISAC)被认为是支撑下一代移动通信系统的关键技术之一,引起了国内外专家学者的极大关注。与传统电子技术相比,光子技术具有大带宽、频率可调谐、传输损耗低、隔离度高和抗电磁干...通信感知一体化(integrated sensing and communications,ISAC)被认为是支撑下一代移动通信系统的关键技术之一,引起了国内外专家学者的极大关注。与传统电子技术相比,光子技术具有大带宽、频率可调谐、传输损耗低、隔离度高和抗电磁干扰等突出优点,因此基于光子技术的ISAC系统理论上可显著提升通信与感知性能,成为当前ISAC领域研究的热点之一。首先,阐述光子ISAC系统的研究背景;其次,根据一体化波形的特征,着重回顾分析当前光子ISAC系统中的波形复用技术研究现状;最后,对光子ISAC系统中的波形复用技术进行总结与展望。展开更多
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。
文摘在下一代无线通信网络中,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communications, ISAC)通过频谱共享、硬件共享、信号共享等方式实现感知与通信的融合,从而在进行信息传递的同时,感知环境中的物体的方位角度、距离、速度等信息。为进一步提高资源利用率和一体化系统集成度,一体化信号设计和信号处理成为了ISAC的主要任务之一。作为信号处理中的一项基本流程,信道估计是高速数据传输和波束成形的先决条件,也是环境感知和参数估计的基础,因此准确的信道估计结果对感知和数据传输都至关重要。本文针对基于正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)信号在动态场景下的高导频开销问题,设计并实现了一种高效的时变信道估计与解调方案,并将其运用到通信感知一体化系统中。首先,本文设计了一种无导频的OFDM信号作为ISAC信号,仅依靠较短的前导码获取合适的初始信道估计值;接着提出了联合时变信道估计与数据解调的迭代算法,旨在利用数据辅助信道估计;最后,为了进一步提高动态场景下的信道估计精度,本文提出了一种鲁棒的基于卡尔曼滤波技术的数据辅助的时变信道跟踪算法。仿真表明本文设计的联合信号处理算法能在降低导频开销的同时,仅仅使用几次迭代就能显著提升时变信道估计和数据解调性能;本文还通过蒙特卡洛实验统计了所提方案的最大有效频谱效率,结果表明本文所提方法相比较传统能提高在高动态场景下的效率、鲁棒性和实用性;最后,本文还通过数值实验验证在多径环境中的目标感知功能,表明了本文的一体化信号适用于感知通信一体化系统,且本文设计的算法能提升通信和感知性能。
文摘通信感知一体化(integrated sensing and communications,ISAC)被认为是支撑下一代移动通信系统的关键技术之一,引起了国内外专家学者的极大关注。与传统电子技术相比,光子技术具有大带宽、频率可调谐、传输损耗低、隔离度高和抗电磁干扰等突出优点,因此基于光子技术的ISAC系统理论上可显著提升通信与感知性能,成为当前ISAC领域研究的热点之一。首先,阐述光子ISAC系统的研究背景;其次,根据一体化波形的特征,着重回顾分析当前光子ISAC系统中的波形复用技术研究现状;最后,对光子ISAC系统中的波形复用技术进行总结与展望。
