本技术涉及一种应用于城市环境中5G通信系统的多普勒扩散杂波抑制技术,旨在解决5G通信感知一体化系统中的杂波抑制难题。该技术通过子载波域与空域的联合降维处理,有效降低了多普勒扩散杂波对系统性能的影响。
背景技术
5G通感一体化系统工作在4.9GHz,通过共用硬件设备和频谱资源,让网络同时实现通信和感知功能,一体化的系统设计不仅减小了硬件设备的尺寸和功耗,还能够进一步实现频谱效率的提升。其最大感知范围在1400米至2000米之间,随着5G天线基站的大规模部署,可实现对城市区域的有效覆盖。5G基站感知还具有低成本、全天时、全体候等优势,是一种城市低空空域监视的有效手段,可以实现城市低空飞行器的探测与跟踪,打击黑飞、入侵无人机,为敏感地区的安全与隐私提供保障。但是,由于城市环境存在大量独立散射体,如公路、楼宇、护栏、树木、风力发电机等,产生了很强的静杂波,并且存在风力作用的影响,使得在不同距离、不同方位的静杂波在多普勒维产生扩散的现象(动杂波),这种多普勒扩散杂波几乎占满整个多普勒带宽,导致具有径向速度的目标也会淹没在杂波之中,严重影响了对飞行无人机的探测。
空时自适应处理(STAP)技术作为机载雷达、高频地波雷达领域使用最广泛且有效的杂波抑制手段,其发展源于机载雷达探测慢速运动目标问题,传统的机载雷达STAP方法利用空域和时域二维信息联合处理,在角度-多普勒域自适应地形成与杂波脊匹配的斜凹口,从而滤除地杂波。该技术依赖于对待检测单元杂波噪声协方差矩阵(CCM)的精准估计,根据RMB准则,至少需要2倍系统自由度的独立同分布(IID)样本数。而实际场景中,受杂波的非均匀性以及天线阵列配置影响,独立同分布样本很难满足条件。因此,利用少量独立同分布样本精确估计杂波协方差矩阵是STAP技术面临的关键问题。由于5G感知信号采用OFDM调制形式,不同于传统雷达,如何应用STAP技术是首先要面对的问题,同时,杂波特性也与机载雷达中的地杂波不同,全维STAP方法缺少足够的训练样本,而且样本包含了所有非均匀的杂波信息,会导致杂波抑制性能严重下降。因此在5G感知的非均匀杂波背景下,如何进行多普勒扩散杂波抑制是一个难题。
实现思路