一種基于IEE802.11AD波形的車載雷達通訊系統(tǒng)性能權(quán)衡

大多數(shù)現(xiàn)有的聯(lián)合雷達和通信系統(tǒng)的方法是利用專有雷達或非標(biāo)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(yīng)用所需的精度要求。在本文中，我們提出了一個自適應(yīng)的IEEE 802.11ad波形設(shè)計，將雷達和通信結(jié)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(dǎo)出雷達和通信性能之間的自適應(yīng)序言持續(xù)時間的權(quán)衡。通過車對車通信服務(wù)向目標(biāo)車輛發(fā)送自適應(yīng)IEEE 802.11ad單載波物理層（SCPHY）幀并使用來自目標(biāo)車輛的反射來導(dǎo)出其距離和速度。然后，我們通過開發(fā)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(quán)衡（見文中Fig.4）。仿真結(jié)果表明，隨著目標(biāo)與信號源車間距的增加，雷達與通信間的權(quán)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(quán)重的最佳值，同時保持了Gbps級別的通信數(shù)據(jù)速率以及厘米級的距離精度。其次，優(yōu)化了前導(dǎo)的持續(xù)時間，使波形適應(yīng)不同的車輛場景。優(yōu)化前導(dǎo)碼的仿真結(jié)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(shù)據(jù)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(dǎo)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。