11.0C 双基地感知关键技术研究与验证白皮书

目录 1概述................................................................................................................................................1 1.1双基地感知背景介绍.............................................................................................................11.2双基地感知和单基地感知性能对比分析.............................................................................3 2双基地感知系统架构....................................................................................................................82.1通信感知融合架构介绍.........................................................................................................82.2感知业务流程.........................................................................................................................92.3测量量定义与感知信息传输...............................................................................................152.3.1感知测量量定义............................................................................................................152.3.2感知信息传输协议栈....................................................................................................172.3.3测量结果上报................................................................................................................193双基地感知关键技术..................................................................................................................213.1信号设计...............................................................................................................................213.1.1序列设计........................................................................................................................213.1.2资源映射方案................................................................................................................233.1.3感知与通信信号资源复用............................................................................................293.2双基地感知参数估计...........................................................................................................333.2.1谱估计基本方法............................................................................................................333.2.2双基地感知位置信息计算............................................................................................363.2.3基于NLOS的感知方法...............................................................................................373.3非理想因素消除...................................................................................................................403.3.1硬件非理想因素及影响................................................................................................403.3.2硬件非理想因素消除方案............................................................................................413.3.3双基地杂波消除方案....................................................................................................443.4波束管理和预编码...............................................................................................................463.4.1双基地感知波束管理....................................................................................................463.4.2双基地感知数字预编码方案........................................................................................514仿真评估和样机验证..................................................................................................................54 4.1.1双基地感知信道建模....................................................................................................544.1.2双基地感知仿真评估方法............................................................................................56 缩略语..............................................................................................................................................76 1概述 1.1双基地感知背景介绍 雷达领域中按发射天线和接收天线是否分置可分为单基地雷达和双基地雷达，并且双基地雷达一般要求发射天线和接收天线距离与雷达作用距离可比拟[1]。双基地雷达可以通过接收专用发射机发射的信号进行工作，也可以通过接收为其他目的而设计的发射机发射的信号进行工作，后者也可称作无源雷达、无源相干定位雷达、被动雷达或非合作照射源雷达[2]，这类雷达是双基地雷达的一种特例，其利用相关的电磁波探测理论技术与信号处理技术，获取第三方设备发射的非合作电磁信号，实现对目标的探测、定位、跟踪和识别。双基地雷达的应用领域非常广泛，涵盖了军事、民用、科研等多个领域，在飞行目标、海上船只检测和跟踪，气象监测和预报，道路交通监测等不同应用场景发挥了重要作用。 双基地雷达的特性与双基地几何形状紧密关联，特别是由发射机、目标和接收机形成的双基地三角形，双基地三角形所处的平面称为双基地平面，如图1-1所示。其中，发射机和接收机之间的距离称为基线距离或简称基线，发射机到目标以及接收机到目标之间连线的夹角称为双基地角，该角度也通常用于表征单基地雷达和双基地雷达性能之间的差异。双基地雷达接收机直接测量的距离信息通常是目标到发射机以及目标到接收机的距离和减去基线距离，即双基地距离差，当基线距离已知时，可以得到目标到发射机以及目标到接收机的距离和。双基地雷达中进一步计算目标到接收机/发射机的距离或目标位置信息需要对双基地三角形进行求解，通常需要获取发射机和接收机之间的相对位置信息。 参考双基地雷达的定义，可以将收发设备天线分置的感知模式统称为双基地感知模式。基于当前移动通信网络架构共可支持6种感知模式，分别是（1）基站自发自收；（2）基站A发基站B收；（3）基站发终端收；（4）终端发基站收；（5）终端自发自收；（6）终端A 发终端B收。其中，模式（1）和（5）属于单基地感知模式，其他4种感知模式属于双基地感知模式。不同感知模式的优缺点总结如表1-1所示。 双基地感知相较于传统的单基地感知，展现出多方面的优势，是实现高精度、广覆盖感知的重要基础。首先，双基地感知提供了更多的可利用感知路径，可从多个候选接收节点中选择具备视距（LineOfSight，LOS）路径的最佳节点，有效减少感知盲区。其次，双基地感知依托更丰富的散射强度，通过不同方向接收目标回波信号，显著提升了信号的平均散射强度。此外，通过多基地的协同，扩大了感知的空间覆盖范围。对于移动目标，双基地感知能够通过动态节点选择和高效的小区切换实现连续感知，确保目标在其整个活动范围内都能被精准跟踪。 对于单基地感知，接收机受到由发射泄露引起的强自干扰的影响，自干扰会引起接收机 饱和或者减小感知信号的动态范围[3]。减小自干扰的方法包括两个方面，一方面是进行干扰隔离，尽量减小接收机接收到的发射泄露信号；另一方面是进行干扰消除，以减小接收到的发射泄露的影响。干扰隔离的方法包括：进行空间隔离，通过增加收发距离来降低接收到的发射泄露；或者采用金属或吸波材料，来对从发射机到接收机之间的链路进行射频屏蔽。干扰消除的方法主要是在模拟域或者数字域，通过对已知的发射信号进行加权对消来实现[4][5]。双基地感知中不存在自干扰的问题，不需要进行相应