一種基于IEE802.11AD波形的車載雷達通訊系統性能權衡

大多數現有的聯合雷達和通信系統的方法是利用專有雷達或非標準通信的波形，也有人IEEE 802.11p車載通信波形也用于5.9 GHz頻帶的雷達感測，但是雷達距離和速度估計值不能滿足汽車雷達應用所需的精度要求。在本文中，我們提出了一個自適應的IEEE 802.11ad波形設計，將雷達和通信結合在一個通用分析框架中，用于不同的車輛場景（見文中Fig.1中模型）。

首先，在雙車場景中，推導出雷達和通信性能之間的自適應序言持續時間的權衡。通過車對車通信服務向目標車輛發送自適應IEEE 802.11ad單載波物理層（SCPHY）幀并使用來自目標車輛的反射來導出其距離和速度。然后，我們通過開發一個類似于率失真理論中的失真度量的有效通信的最小均方誤差(MMSE)來量化權衡（見文中Fig.4）。仿真結果表明，隨著目標與信號源車間距的增加，雷達與通信間的權衡得到加強，每個符號的距離/速度的克拉默 -拉奧下界（CRB）邊界比每個符號的通信最小均方誤差下降得更嚴重。探索了不同權重的最佳值，同時保持了Gbps級別的通信數據速率以及厘米級的距離精度。其次，優化了前導的持續時間，使波形適應不同的車輛場景。優化前導碼的仿真結果表明，在車輛間隔距離為270米的情況下，距離的最小均方誤差降低了25dB，同時與IEEE 802.11ad前碼相比，將頻譜效率降低1.4bits/s/Hz（仍然達到Gbps數據速率）。在5米距離處，頻譜效率增加了1.4 bits/s/Hz，同 時 與 IEEE 802.11ad前導碼相比，最小均方誤差的范圍降低了1.4dB，速度最小均方誤差降低了4.2dB。