面向 3GPP New Radio 的集成感知与通信：感知极限
信号处理
2026-05-28 v4
摘要
集成感知与通信 (Integrated Sensing and Communications, ISAC) 被视为第五代 (5G) 和第六代 (6G) 系统的关键要素，引发了一个问题：当前的 5G New Radio (NR) 信号结构是否满足第三代合作组织 (3GPP) 指定的感知精度要求。本文通过对单站无人机 (UAV) 感知场景（目前正在 3GPP 标准化进程中进行考虑）的距离和速度估计的克拉默尔罗伯下界 (Cram\'er-Rao lower bound, CRLB) 进行基本极限分析来解决此问题。该研究聚焦于标准化信号，并评估了针对感知目的专门设计的参考信号可实现的潜在性能提升。本文推导的紧凑型 CRLB 表达式揭示了估计精度与系统参数之间的基本权衡。进一步的结果表明，必须在估计过程中利用多个时隙的信息才能实现 3GPP 定义的性能目标。因此，虽然 5G NR 定位参考信号 (PRS) 在使用单个时隙资源时可能对速度估计不利，但在多时隙估计下即可满足要求。最后，我们提出了一个两步迭代的距离和径向速度估计器，可在显著更广泛的距离范围内达到 CRLB，而传统的最大似然 (ML) 估计器因而受到已知阈值效应的严重限制，导致难以满足 3GPP 对距离范围内精度要求。
引用
@article{arxiv.2603.28318,
title = {Integrated sensing and communications in the 3GPP New Radio: sensing limits},
author = {Santiago Fernández and Javier Giménez and Mari Carmen Aguayo-Torres and José A. Cortés},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.28318},
year = {2026}
}