时钟异步通信系统中基于卡尔曼滤波的感知
信息论
2023-06-21 v2 信号处理
math.IT
摘要
本文提出一种新颖的基于卡尔曼滤波（KF）的上行链路（UL）联合通信与感知（JCAS）方案，该方案能显著降低因基站（BS）与用户设备（UE）之间时钟异步导致的距离和位置估计误差。时钟异步引起时变的时间偏移（TO）和载波频率偏移（CFO），给上行链路感知带来重大挑战。与现有技术不同，我们的方案无需预先知道UE的位置，并保持了感知参数估计问题的线性特性。我们首先估计多径的到达角（AoAs），并利用它们对信道状态信息（CSI）进行空间滤波。然后，我们提出一种基于KF的CSI增强器，它利用包含CFO的多普勒估计作为先验信息，以显著抑制空间滤波后CSI中时变的类噪声TO项。随后，我们可以基于KF增强的CSI估计UE和散射体的精确距离。最后，我们识别UE的AoA和距离估计并定位UE，然后利用双基地系统定位无源散射体。仿真结果验证了所提方案。该方法的定位均方根误差比基准方案低约20 dB。
引用
@article{arxiv.2211.04644,
title = {Kalman Filter-based Sensing in Communication Systems with Clock Asynchronism},
author = {Xu Chen and Zhiyong Feng and J. Andrew Zhang and Xin Yuan and Ping Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.04644},
year = {2023}
}
备注
13 pages, 16 figures, submitted to IEEE transactions on signal processing, under review