[论文解读] Coexistence between Communication and Radar Systems - A Survey

Mina Labib, Vuk Marojevic+3 more|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2017

Radar Systems and Signal Processing参考文献 16被引用 3

一句话总结

本综述全面分析了使雷达与无线通信系统共存的频谱共享技术，重点聚焦认知无线电、波形设计及联合优化方法。研究表明，通过干扰管理与自适应资源分配，共存是可行的，MIMO雷达与OFDM系统的关键进展在保持雷达性能的同时提升了频谱效率。

ABSTRACT

Data traffic demand in cellular networks has been tremendously growing and has led to creating congested RF environment. Accordingly, innovative approaches for spectrum sharing have been proposed and implemented to accommodate several systems within the same frequency band. Spectrum sharing between radar and communication systems is one of the important research and development areas. In this paper, we present the fundamental spectrum sharing concepts and technologies, then we provide an updated and comprehensive survey of spectrum sharing techniques that have been developed to enable some of the wireless communication systems to coexist in the same band as radar systems.

研究动机与目标

• 解决蜂窝网络中数据流量增长导致的射频频谱拥塞问题。
• 研究雷达与通信系统之间的频谱共享，以提升频谱效率。
• 综述并分析认知无线电、波形设计及联合优化等先进技术以实现共存。
• 评估在不降低雷达系统性能的前提下实现共存的可行性。
• 全面概述当前在共享频段（如CBRS和U-NII）中的法规及雷达系统。

提出的方法

• 对共享频段中的雷达系统（如CBRS、U-NII）进行分类，并分析其监管框架。
• 综述包括认知无线电、频谱感知及动态接入协议在内的频谱共享技术。
• 通过MIMO雷达-通信系统中的迫零预编码与空域投影技术，研究干扰抑制方法。
• 提出基于信噪比水填法与互信息准则的波形设计策略，以最小化对共存通信系统的干扰。
• 采用多目标优化与OFDM子载波分配方法，实现雷达与通信系统的联合优化。
• 引入协作式发射与接收波束成形，以最小化MIMO系统中的同频干扰。

实验结果

研究问题

• RQ1 雷达与通信系统如何在相同频段中共存而不造成有害干扰？
• RQ2 在传统雷达系统与现代通信网络之间实现频谱共享的关键技术挑战是什么？
• RQ3 认知无线电与动态频谱接入在多大程度上可提升共享频段中的频谱效率？
• RQ4 如何对MIMO雷达与多用户通信系统进行联合优化以实现干扰抑制？
• RQ5 波形设计与波束成形在保障雷达检测性能的同时，如何促进系统共存？

主要发现

• 雷达与通信系统之间的频谱共享是可行的，尤其当通信系统能自适应避免干扰时。
• 在假设信道状态信息完全准确的前提下，迫零预编码与空域投影技术能有效抑制通信接收端的干扰。
• 基于信噪比水填法与互信息准则的波形设计，可在维持雷达性能的同时减少对共存通信系统的干扰。
• 基于OFDM的联合设计可通过子载波分配，同时最大化雷达检测性能与通信容量。
• MIMO系统中发射与接收波束的联合优化显著降低了同频干扰，并提升了信干噪比。
• 可动态调整带宽的多模态雷达系统，通过在雷达活动低谷期预留带宽给通信，实现了高效的频谱共享。