雷达通信频谱共享及一体化：综述与展望

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缩写说明

• RCSS：雷达与通信的频谱共享 Radar and Communication Spectrum Sharing
• RCC：雷达与通信系统的同频共存 Radar-Communication Coexistence
• DFRC：雷达通信一体化系统设计 Dual-Functional Radar-Communication
• V2X：车联网 Vehicle to everything
• GNSS：全球卫星导航系统 Global Navigation Satellite System
• WPS：WiFi室内 定位系统 WiFi-based Positioning System

RCSS研究路径

1. 雷达与通信频谱共享（RCC）：考虑分立的雷达与通信系统共同用同一频谱
2. 雷达通信一体化（DFRC）：除了共享同一频谱外，还共用同一硬件平台，如何设计一体化信号处理方案来同时实现通信与雷达感知功能（重要：不仅在于对频谱资源利用率的提升，还扩展到包括车联网、室内定位和隐蔽通信在内的多种新兴的民用与军用场景）

研究内容

1. 5G车联网毫米波定位

   ​ 可以预见，5G通信技术能够利用大规模MIMO天线阵列和毫米波频谱赖满足V2X的高分辨率和低时延要求。

   • 毫米波段具有充裕的可用带宽，不仅可以实现更高的数据传输效率，也可以显著提升距离分辨率。
   • 大规模MIMO可以形成“铅笔式”的窄波束。补偿毫米波信号的路径损失，同时提高方位角的估计精度。
   • 由于毫米波的稀疏性，包含的多径分量少，毫米波信道中雷达目标回波受到的杂波干扰小。

2. WiFi室内定位及动作识别

   1. 根据用户端发射的信号进行TOA或者AOA，利用信号强度和其他信息来获取定位信息。
   2. WiFi路由能从信道状态信息提取因人体动作所引起的微多普勒频移，从而识别人的行为。

3. 无人机感知与通信

4. 多功能射频系统

5. 雷达辅助的低截获率通信

6. 无源雷达

主要研究问题

RCC

1. 干扰信道估计：非合作式的干扰信道估计方法
2. 发射机设计：同时考虑雷达探测与通信的性能指标
3. 接收抗干扰设计：接收机会同时收到雷达回波和通信信号

DFRC

1. 雷达通信一体化信息论
2. 雷达通信一体化信号处理（国内外研究重要）
3. 雷达通信一体化协议及系统架构设计

研究现状

RCC

1. 机会频谱共享：要求次级用户（通信系统）感知频谱，在未占用时进行传输
2. 干扰信道估计
3. 具有闭式解的预编码方案
4. 基于凸优化方法的预编码设计
5. 接收机设计：接收机在雷达干扰的情况下解调通信信号，或者是在通信干扰的情况下对雷达目标进行估计

DFRC

1. 雷达通信一体化系统的信息论研究
2. 雷达通信一体化系统的时频域信号处理：设计一种新型复用波形，使之既能携带通信信号，又能用于雷达目标探测
3. 雷达通信一体化系统的空频域信号处理
4. 5G时代的雷达通信一体化