通信感知一体化(integrated sensing and communication,ISAC)通过实现通信和雷达感知的资源共享,在人机交互、车联网(vehicle-to-everything,V2X)、遥感和环境检测等应用场景中很有前景。为解决高移动性的车联网中通信和雷达感知所需...通信感知一体化(integrated sensing and communication,ISAC)通过实现通信和雷达感知的资源共享,在人机交互、车联网(vehicle-to-everything,V2X)、遥感和环境检测等应用场景中很有前景。为解决高移动性的车联网中通信和雷达感知所需的频率资源的冲突,基于正交时频空间(orthogonal time frequency space,OTFS)调制提出了OTFS-ISAC系统,基站通过接收车辆反射的回波,获得车辆运动参数,从而建立车辆运动的移动拓扑模型。此外,针对多车辆移动场景,提出了保证用户公平性的非正交多址接入OTFS-ISAC系统设计和功率分配算法。仿真结果表明,相比于无雷达感知辅助的非正交多址OTFS系统,基于OTFS-ISAC的非正交多址接入系统实现了25%的信息速率提升。展开更多
低轨卫星通信的信道存在快变和多径问题,正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术是解决该问题的候选技术。结合广义索引调制(Index Modulation,IM),提出正交时频空间与广义索引调制(Orthogonal Time Frequency Spa...低轨卫星通信的信道存在快变和多径问题,正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术是解决该问题的候选技术。结合广义索引调制(Index Modulation,IM),提出正交时频空间与广义索引调制(Orthogonal Time Frequency Space and Generalized Index Modulation,OTFS-GIM)的方案。与固定激活数据点的基于正交时频空间与索引调制(Orthogonal Time Frequency Space and Index Modulation,OTFS-IM)不同的是,所提方案引入改进的IM块,增加了激活数据点选择模式,为不同数量的激活数据点分配额外信息,实现更高的频率效率。同时改进了信息传递检测(Message Passing Detection,MPD)算法、检测激活数据点携带的索引信息、恢复传输的星座信息。仿真结果表明在高速移动场景下,相较于OTFS和OTFS-IM,所提OTFS-GIM以较小的性能损失为代价,获得了更高的频谱效率。展开更多
针对现有信道估计方案导致正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制系统峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)高或频谱效率(Spectral Efficiency,SE)低的问题,提出一种多叠加导频的低PAPR、高SE信道估计方法...针对现有信道估计方案导致正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制系统峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)高或频谱效率(Spectral Efficiency,SE)低的问题,提出一种多叠加导频的低PAPR、高SE信道估计方法。发送端利用时域正交性和离散傅里叶域相位的随机性,在时延多普勒域中嵌入与数据相叠加的5导频符号的导频图案实现低PAPR,提高SE。接收端以数据符号与噪声之和的能量均值为基准,实现导频信号检测,同时根据每个导频的不同位置信息恢复出存在相位旋转的数据信号。基于能量准则,利用多个独立的接收信号进行联合信道估计,以降低数据符号的干扰,并采用消息传递算法进行数据恢复。仿真结果表明,该方法比单叠加导频信道估计的PAPR低,同时较嵌入式导频信道估计的SE提高约14.4%。展开更多
高速移动环境会导致信道的双弥散效应,给无线通信系统带来巨大挑战。正交时频空间(orthogonal time frequency space,OTFS)调制通过将时-频域的双弥散信道转换为时延-多普勒域的平坦衰落信道,能够有效缓解双弥散信道带来的频率和时间选...高速移动环境会导致信道的双弥散效应,给无线通信系统带来巨大挑战。正交时频空间(orthogonal time frequency space,OTFS)调制通过将时-频域的双弥散信道转换为时延-多普勒域的平坦衰落信道,能够有效缓解双弥散信道带来的频率和时间选择性衰落的影响。针对多用户大规模多输入多输出(multiinput multi-output,MIMO)OTFS系统中的信道参数估计问题,通过对多天线信道结构特征进行深入分析,将用户与基站间的信道建模为稀疏结构模型。将大规模MIMO信道划分为多个群组,设计了适用于多用户大规模MIMO-OTFS系统的导频图案,提出了基于群组块共稀疏阈值结构化贝叶斯学习信道估计算法。利用估计得到的信道状态信息设计了分数多普勒频移、到达角度等信道参数估计方法,从而进一步感知用户状态。仿真结果表明,提出的信道参数估计算法具有更高的估计精度和系统频谱效率。展开更多
针对超大规模多输入多输出(MIMO,multiple-input multiple-output)正交时频空间(OTFS,orthogonal time frequency space)系统,提出了一种适用于高速移动场景的低复杂度下行信道估计方法。不同于现有研究,该方法考虑了超大规模MIMO-OTFS...针对超大规模多输入多输出(MIMO,multiple-input multiple-output)正交时频空间(OTFS,orthogonal time frequency space)系统,提出了一种适用于高速移动场景的低复杂度下行信道估计方法。不同于现有研究,该方法考虑了超大规模MIMO-OTFS系统显著的空间非平稳特性,基于可视路径区域提出了一种低复杂度的增强型稀疏正交匹配追踪算法,利用频分双工(FDD,frequency-division duplex)模式中上下行信道的映射关系实现上行辅助的下行信道估计。仿真结果表明,所提上行辅助的下行信道估计方法能够充分考虑信道非平稳特性,在降低计算复杂度的同时显著提高信道估计性能,并且在高速移动物联网场景下表现良好。展开更多
车联网借助新一代信息通信技术,实现人、车、路、云等的互联互通.未来beyond 5G(B5G)和6G将赋予下一代车联网更极致的通信与感知性能,有效支撑智能驾驶与智慧交通等创新应用.然而,车辆高速移动带来的高多普勒效应,极大地增加了现有正交...车联网借助新一代信息通信技术,实现人、车、路、云等的互联互通.未来beyond 5G(B5G)和6G将赋予下一代车联网更极致的通信与感知性能,有效支撑智能驾驶与智慧交通等创新应用.然而,车辆高速移动带来的高多普勒效应,极大地增加了现有正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统的载波间干扰和导频开销,尤其是B5G/6G时代毫米波、太赫兹等高频段的广泛应用将进一步加剧这一问题.近年来,正交时频空间(Orthogonal time frequency space, OTFS)技术由于在抗时频双域选择性衰落方面的显著优势受到了业界的广泛关注.基于OTFS实现通信与感知一体化成为了车联网领域的研究热点.本文旨在研究基于OTFS的车联网通感一体化的系统原理、关键技术、应用模式及技术挑战.首先,在现有OTFS通信系统的基础上,探讨OTFS通感一体化的系统架构、实现原理以及通信和感知性能.然后,介绍OTFS技术的国内外研究现状,并进一步从物理层帧结构、导频机制等方面讨论OTFS通感一体化的难点与关键技术.最后,结合实际场景,分析OTFS在车联网通感一体化中的应用及面临的主要挑战.展开更多
文摘通信感知一体化(integrated sensing and communication,ISAC)通过实现通信和雷达感知的资源共享,在人机交互、车联网(vehicle-to-everything,V2X)、遥感和环境检测等应用场景中很有前景。为解决高移动性的车联网中通信和雷达感知所需的频率资源的冲突,基于正交时频空间(orthogonal time frequency space,OTFS)调制提出了OTFS-ISAC系统,基站通过接收车辆反射的回波,获得车辆运动参数,从而建立车辆运动的移动拓扑模型。此外,针对多车辆移动场景,提出了保证用户公平性的非正交多址接入OTFS-ISAC系统设计和功率分配算法。仿真结果表明,相比于无雷达感知辅助的非正交多址OTFS系统,基于OTFS-ISAC的非正交多址接入系统实现了25%的信息速率提升。
文摘低轨卫星通信的信道存在快变和多径问题,正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术是解决该问题的候选技术。结合广义索引调制(Index Modulation,IM),提出正交时频空间与广义索引调制(Orthogonal Time Frequency Space and Generalized Index Modulation,OTFS-GIM)的方案。与固定激活数据点的基于正交时频空间与索引调制(Orthogonal Time Frequency Space and Index Modulation,OTFS-IM)不同的是,所提方案引入改进的IM块,增加了激活数据点选择模式,为不同数量的激活数据点分配额外信息,实现更高的频率效率。同时改进了信息传递检测(Message Passing Detection,MPD)算法、检测激活数据点携带的索引信息、恢复传输的星座信息。仿真结果表明在高速移动场景下,相较于OTFS和OTFS-IM,所提OTFS-GIM以较小的性能损失为代价,获得了更高的频谱效率。
文摘针对现有信道估计方案导致正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制系统峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)高或频谱效率(Spectral Efficiency,SE)低的问题,提出一种多叠加导频的低PAPR、高SE信道估计方法。发送端利用时域正交性和离散傅里叶域相位的随机性,在时延多普勒域中嵌入与数据相叠加的5导频符号的导频图案实现低PAPR,提高SE。接收端以数据符号与噪声之和的能量均值为基准,实现导频信号检测,同时根据每个导频的不同位置信息恢复出存在相位旋转的数据信号。基于能量准则,利用多个独立的接收信号进行联合信道估计,以降低数据符号的干扰,并采用消息传递算法进行数据恢复。仿真结果表明,该方法比单叠加导频信道估计的PAPR低,同时较嵌入式导频信道估计的SE提高约14.4%。
文摘高速移动环境会导致信道的双弥散效应,给无线通信系统带来巨大挑战。正交时频空间(orthogonal time frequency space,OTFS)调制通过将时-频域的双弥散信道转换为时延-多普勒域的平坦衰落信道,能够有效缓解双弥散信道带来的频率和时间选择性衰落的影响。针对多用户大规模多输入多输出(multiinput multi-output,MIMO)OTFS系统中的信道参数估计问题,通过对多天线信道结构特征进行深入分析,将用户与基站间的信道建模为稀疏结构模型。将大规模MIMO信道划分为多个群组,设计了适用于多用户大规模MIMO-OTFS系统的导频图案,提出了基于群组块共稀疏阈值结构化贝叶斯学习信道估计算法。利用估计得到的信道状态信息设计了分数多普勒频移、到达角度等信道参数估计方法,从而进一步感知用户状态。仿真结果表明,提出的信道参数估计算法具有更高的估计精度和系统频谱效率。
文摘针对超大规模多输入多输出(MIMO,multiple-input multiple-output)正交时频空间(OTFS,orthogonal time frequency space)系统,提出了一种适用于高速移动场景的低复杂度下行信道估计方法。不同于现有研究,该方法考虑了超大规模MIMO-OTFS系统显著的空间非平稳特性,基于可视路径区域提出了一种低复杂度的增强型稀疏正交匹配追踪算法,利用频分双工(FDD,frequency-division duplex)模式中上下行信道的映射关系实现上行辅助的下行信道估计。仿真结果表明,所提上行辅助的下行信道估计方法能够充分考虑信道非平稳特性,在降低计算复杂度的同时显著提高信道估计性能,并且在高速移动物联网场景下表现良好。
文摘车联网借助新一代信息通信技术,实现人、车、路、云等的互联互通.未来beyond 5G(B5G)和6G将赋予下一代车联网更极致的通信与感知性能,有效支撑智能驾驶与智慧交通等创新应用.然而,车辆高速移动带来的高多普勒效应,极大地增加了现有正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统的载波间干扰和导频开销,尤其是B5G/6G时代毫米波、太赫兹等高频段的广泛应用将进一步加剧这一问题.近年来,正交时频空间(Orthogonal time frequency space, OTFS)技术由于在抗时频双域选择性衰落方面的显著优势受到了业界的广泛关注.基于OTFS实现通信与感知一体化成为了车联网领域的研究热点.本文旨在研究基于OTFS的车联网通感一体化的系统原理、关键技术、应用模式及技术挑战.首先,在现有OTFS通信系统的基础上,探讨OTFS通感一体化的系统架构、实现原理以及通信和感知性能.然后,介绍OTFS技术的国内外研究现状,并进一步从物理层帧结构、导频机制等方面讨论OTFS通感一体化的难点与关键技术.最后,结合实际场景,分析OTFS在车联网通感一体化中的应用及面临的主要挑战.
