CN109477885B - 采用导频信号的雷达探测 - Google Patents
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Abstract
一种设备(112,130)被配置为根据无线电接入技术在无线电信道(101,105,106)上传送数据(108)。所述无线电接入技术包括导频信号和用于所述数据(108)的传输块。所述设备(112,130)还被配置为参与雷达探测(109)，所述雷达探测(109)采用所述导频信号中的至少一部分作为所述雷达探测(109)的雷达探测脉冲。
Description
技术领域
各种示例涉及包括被配置为在无线电信道上传送数据的至少一个处理器和无线电收发器的设备。该至少一个处理器还被配置为控制无线电收发器参与雷达探测，该雷达探测采用至少一部分导频信号作为无线电探测的雷达探测脉冲。另外的示例涉及对应的方法。
背景技术
为了实现更高的数据带宽，期望将用于无线电信道上的通信的频谱移动到更高的频率，例如，到超过6或10GHz的频率。
在此类频率下，雷达探测是可行的。这是由于在相应的频谱中电磁波有明确的空间传输特性。
然而，在数据通信和雷达探测共存于相同频谱中的情况下，干扰会降低数据通信的传输可靠性和/或雷达探测的准确性。
发明内容
因此，需要数据通信和雷达探测共存的先进技术。具体地，需要减轻数据通信与雷达探测之间的干扰的技术。
在示例中，一种设备包括无线电收发器和至少一个处理器。所述至少一个处理器被配置为经由所述无线电收发器根据无线电接入技术在无线电信道上传送数据。所述无线电接入技术包括导频信号和用于所述数据的传输块。所述至少一个处理器被配置为控制所述无线电收发器参与雷达探测，所述雷达探测采用所述导频信号中的至少一部分作为所述雷达探测的雷达探测脉冲。
在另一示例中，一种方法包括根据无线电接入技术在无线电信道上传送数据。所述无线电接入技术包括导频信号和用于所述数据的传输块。所述方法还包括参与雷达探测，所述雷达探测采用所述导频信号中的至少一部分作为所述雷达探测的雷达探测脉冲。
根据示例，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括可以由至少一个处理器执行的控制指令。执行所述控制指令使所述至少一个处理器执行方法。所述方法包括根据无线电接入技术在无线电信道上传送数据。所述无线电接入技术包括导频信号和用于所述数据的传输块。所述方法还包括参与雷达探测，所述雷达探测采用所述导频信号中的至少一部分作为所述雷达探测的雷达探测脉冲。
上述的示例和下述的示例可以与彼此和另外的示例组合。
附图说明
图1示意性地例示了根据各种实施方式的、数据通信和雷达探测的共存。
图2示意性地例示了根据各种实施方式的针对数据通信采用的无线电信道的资源映射，该资源映射包括导频信号和用于数据的传输块。
图3示意性地例示了根据各种实施方式的实现雷达探测脉冲的导频信号。
图4示意性地例示了根据各种实施方式的连接到参与雷达探测的蜂窝网络的设备。
图5A是根据各种实施方式的连接到参与雷达探测的蜂窝网络的设备的信令图。
图5B是根据各种实施方式的连接到参与雷达探测的蜂窝网络的设备的信令图。
图6示意性地例示了根据各种实施方式的连接到参与雷达探测的蜂窝网络的设备，其中，所对应的雷达探测脉冲具有各向异性定向传输分布。
图7示意性地例示了根据各种实施方式的连接到参与雷达探测的蜂窝网络的设备，其中，所对应的雷达探测脉冲具有各向异性定向传输分布，并且其中，各向异性定向传输分布对应于蜂窝网络的虚拟小区。
图8示意性地例示了根据各种实施方式的连接到参与雷达探测的蜂窝网络的设备，其中，雷达探测脉冲具有各向异性定向传输分布。
图9示意性地例示了根据各种实施方式的连接到参与雷达探测的蜂窝网络的设备，其中，雷达探测脉冲具有各向异性定向传输分布。
图10是根据各种实施方式的被配置为实现数据通信和雷达探测的共存的技术的蜂窝网络的基站的示意例示。
图11是根据各种实施方式的被配置为实现数据通信和雷达探测的共存的技术的蜂窝网络的终端的示意例示。
图12示意性地例示了根据各种实施方式的由无线电收发器的天线阵列接收到的雷达探测脉冲的接收特性。
图13是根据各种实施方式的方法的流程图。
图14是根据各种实施方式的方法的流程图。
图15是根据各种实施方式的方法的流程图。
具体实施方式
附图将被认为是示意表示并且附图所例示的元素不一定按比例示出。相反，各种元素被表示为使得其功能和一般用途变得对本领域技术人员显而易见。在附图中示出或者在本文中描述的功能块、设备、组件或其它物理或功能单元之间的任何连接或耦合也可以通过间接连接或耦合来实现。也可以通过无线连接建立组件之间的耦合。功能块可以用硬件、固件、软件或其组合加以实现。
在下文中，描述了无线电信道上的数据通信和雷达探测的共存的技术。为了方便共存，针对数据通信采用的无线电接入技术的导频信号被重新用作用于雷达探测的雷达探测脉冲。导频信号——有时也称为基准信号或探测信号——可以具有明确定义的空间、时间和频率传输特性。一般地，导频信号可以具有明确定义的传输特性，诸如波形、振幅、相位等。照惯例，导频信号被用于执行信道感测和链路自适应中的至少一个。这通常有助于维护或者优化数据通信。附加地，如以上所概述的导频信号的此类特性方便在参与雷达探测时将导频信号作为雷达探测脉冲来应用。
为了实现导频信号的此类明确定义的特性，在一些示例中，可以采用一个或更多个资源映射来协调数据通信和雷达探测的资源使用。一个或更多个资源映射可以相对于下列中的一个或更多个定义资源元素：频率维度；时间维度；空间维度；以及代码维度。有时，资源元素也被称为资源块。资源元素因此可以在时域中具有明确定义的持续时间并且/或者在频域中具有明确定义的带宽。另选地或附加地，可以相对于某个编码和/或调制方案来定义资源元素。可以相对于某个空间应用区域或小区来定义给定的资源映射。资源元素中的一些可以包括一个或更多个导频信号。其它资源元素可以涉及用于数据的传输块。
在一些示例中，可以存在不同类型的导频信号。例如，可以存在UL导频信号和/或DL导频信号。一些类型的导频信号可以用于定制资源分配，而其它类型的导频信号可以用于确定波束成形天线权重。在一些示例中，所有不同类型的导频信号被重新用作雷达探测脉冲。在其它示例中，仅一些类型的导频信号被重新用作雷达探测脉冲。一般地，不要求将所有可用的导频信号重新用作雷达探测脉冲。
通过将导频信号重新用于雷达探测，可以在没有或很少开销的情况下实现雷达探测。数据通信的数据吞吐量未显著地降低。同时，可以有效地减轻雷达探测与数据通信之间的干扰，因为导频信号可以保存其使得能实现无线电信道的信道感测和链路自适应中的至少一个的功能——同时提供形式为雷达探测的扩展功能。包括数据的传输块通常遭受强干扰，因为它们可以与包括导频信号的资源元素正交。
通过在被配置用于数据通信的设备的上下文中采用雷达探测，可以大大地增强该设备的功能。示例包括：定位辅助、交通检测、无人机着陆辅助、障碍物检测、安全检测、摄影特征等。
现在参照图1，描绘了雷达探测109与数据通信108(诸如分组化数据通信)之间的共存的示例场景。这里，蜂窝网络的基站(BS)112(在图1中，未例示蜂窝网络的小区)经由无线电信道101实现与附着(attach)到蜂窝网络的终端130的数据通信108。通信数据可以包括发射数据和/或接收数据。在图1的示例中，数据通信108被例示为双向的，即包括上行链路(UL)通信和下行链路(DL)通信。
例如，可以从包括以下各项的组中选择终端130：手持设备；智能电话；膝上型电脑；无人机；平板计算机等。
可以相对于无线电接入技术(RAT)来定义数据通信108。RAT可以包括层结构中的传输协议栈。例如，传输协议栈可以包括物理层(第1层)、数据链路层(第2层)等。这里，可以对于各个层定义一组规则，该规则方便数据通信。例如，第1层可以定义用于数据通信108的传输块和导频信号。
虽然参照图1和以下各图，提供了关于在多个小区之间支持切换的蜂窝网络的各种示例，但是在其它示例中，相应的技术可以被容易地应用于非蜂窝点对点网络。蜂窝网络的示例包括第三代合作伙伴计划(3GPP)定义的网络，诸如3G、4G和即将到来的5G。点对点网络的示例包括电气与电子工程师协会(IEEE)定义的网络，诸如802.11x Wi-Fi协议或蓝牙协议。可以看出，可以根据各种示例采用各种RAT。
数据通信108由BS 112以及终端130二者支持。数据通信108采用在无线电信道101上实现的共享信道105。共享信道106包括UL共享信道和DL共享信道。可以使用数据通信108以便在BS 112与终端130之间执行应用层用户数据的上行链路和/或下行链路通信。
如图1所例示的，此外，控制信道106在无线电信道101上实现。另外，控制信道106是双向的并且包括UL控制信道和DL控制信道。可以采用控制信道106来实现控制消息的通信。例如，控制消息可以允许设置无线电信道101的传输特性。
基于导频信号监视共享信道105的性能以及控制信道106的性能二者。可以使用导频信号(有时也称为基准信号或探测信号)，以便确定无线电信道101的传输特性。详细地，可以采用导频信号，以便执行信道感测和链接自适应中的至少一个。
信道感测可以使得能够确定无线电信道101的诸如数据丢失的可能性、误比特率、多径误差等的传输特性。链路自适应可以包括设置无线电信道101的诸如调制方案、比特加载、编码方案等的传输特性。
可以使用雷达探测109，以便确定在BS 112和/或终端130附近的无源对象的位置和/或速度。雷达探测109可以涉及分析来自发射的雷达探测脉冲的回波。这里，可以确定径向和/或切向速度。为此，可以采用雷达探测脉冲的回波的一个或更多个接收特性作为雷达探测的一部分。回波通常不沿着直线传输，为了简洁起见在下文中称为非视距(LOS)，而是受对象的表面处的反射影响。接收特性可以在雷达接收器处被就地处理；并且/或者可以被提供给诸如雷达发射器的另一实体以供处理以产生位置和/或速度。
如图1所例示的，雷达探测109也由BS 112以及终端130二者支持。因此，数据通信108和雷达探测109共存于BS 112和终端130的硬件中。
在图1的示例中，终端130连接到基站112并且与蜂窝网络的给定小区相关联。通常，在基站112与终端130之间传送的、用于相应小区的信道101的信道感测和/或链路自适应的导频信号与另一小区的另外的导频信号正交并且/或者包括针对相应小区的唯一的相应小区标识符。雷达探测109可以仅依靠与终端130连接到的相应小区相关联的导频信号。另选地或附加地，也可以考虑邻近或相邻小区的另外的导频信号作为雷达探测的一部分。
这里，BS 112可以实现雷达发射器和/或雷达接收器。同样地，终端130可以实现雷达发射器和/或雷达接收器。雷达发射器被配置为发射雷达探测脉冲。同样地，雷达接收器被配置为接收从无源对象反射的雷达探测脉冲的回波。在这方面，用作雷达探测脉冲的导频信号可以包括UL导频信号和/或DL导频信号。
在第一示例中，雷达探测脉冲由BS 112发射并且对应的回波由BS 112接收。在第二示例中，雷达探测脉冲由BS 112发射并且对应的回波由终端130接收。在第三示例中，雷达探测脉冲由终端130发射并且对应的回波由终端130接收。在第四示例中，雷达探测脉冲由终端130发射并且对应的回波由BS 112接收。
虽然参照图1例示了两个设备的场景，但是在另外的示例中，可以是多于两个设备分别作为雷达发射器和/或雷达接收器参与雷达探测109。例如，连接到蜂窝网络的另外的终端(在图1中未示出)可以参与雷达探测109。
一般地，可以在网络的各种设备(诸如网络的BS 112或一个或更多个终端130)上实现本文描述的技术。
图2例示了关于资源映射155的方面。如图2所例示的，资源映射155被限定在频域(图2中的垂直轴)和时域(图2中的水平轴)中。图2中的矩形块例示了不同的资源元素。资源元素160对应于用于数据通信108的传输块。不同地，与资源元素160正交的资源元素161-163包括用作用于雷达探测109的雷达探测脉冲的导频信号。不同的资源元素161-163可以对应于不同类型的导频信号。不同的资源元素161-163还可以对应于与不同的小区相关联的导频信号。为导频信号而保留的资源元素161-163可以被布置在具有某个周期151的间歇序列中(在图2中为了简单起见，仅充分地描绘了资源元素161-163的序列的单次重复)。导频信号还可以被连续地发射。
在一些示例中，资源映射155可以取决于由对应的BS 112实现的特定小区标识。即，为了减轻小区间干扰，邻近小区或虚拟小区可以实现不同的资源映射155。然后，可以在相对于与第一小区邻近的第二小区的资源元素正交的资源元素161-163中发射第一小区中的导频信号。
一般地，本文描述的技术不限于特定频谱或频带。例如，被资源映射155占用的频谱可以是授权频带或免授权频带。通常，在免授权频带中，未注册的设备可以获得访问权。有时，在授权频段中，储存库可以跟踪所有符合条件的订户；不同地，在免授权频带中，可能不存在符合条件的订户的这种数据库。不同的运营商可以访问免授权频带。例如，被资源映射155占用的频谱可以至少部分地高于6GHz，优选地至少部分地高于15GHz，更优选地至少部分地高于30GHz。通常，随着增加频率，天线的孔径减小。这里，由于用于雷达探测109的电磁波有明确定义的定向传输特性，所以可以在作为雷达探测109的一部分确定无源对象的位置时实现高空间分辨率。
图3例示了关于在资源元素161-163之一的期间发射和/或接收的雷达探测脉冲171的方面。雷达探测脉冲171通过导频信号来实现。雷达探测脉冲171包括探测脉冲部分165。可选地，雷达探测脉冲171可以包括对可以有助于实现雷达探测109的数据进行编码的数据部分166。
例如，探测脉冲部分165可以包括具有布置在与相应的资源元素161-163相关联的频率内的频谱贡献的波形。可以对波形的振幅进行调制；这有时被称为包络(envelope)。取决于实施方式，包络可以具有矩形形状、sinc函数形状或任何其它函数相关性。探测脉冲部分165的持续时间有时被称为脉冲宽度。考虑到行进时间，脉冲宽度可以短于相应的资源元素161-163的持续时间，以使得能够在相应的资源元素161-163的持续时间期间接收雷达探测脉冲171的回波。
在一些示例中，可以基于生成器代码生成包括在探测脉冲部分165中的一个或更多个符号。这里，取决于用于相应的导频信号/雷达探测脉冲171的特定资源元素161-163，探测脉冲部分165可以不同。一般地，不同类型的导频信号/雷达探测脉冲171可以采用不同的探测脉冲部分165。
探测脉冲部分165的波形可以具有明确定义的传输特性。这方便基于探测脉冲部分165的所接收到的特性执行信道感测和/或链路自适应。
可选的数据部分166可以包括适于方便雷达探测109的附加信息。这种信息可以包括：关于雷达发射器的信息，诸如身份；位置；小区身份；虚拟小区身份；等等；和/或关于雷达探测脉冲171本身的信息，诸如传输时间；定向传输分布；等。一般地，可以显式地或隐式地包含这种信息。例如，对于相应信息的隐式包含，可以采用经由在无线电信道101上实现的控制信道106传送的查找方案来使得能实现压缩标志的包含。
虽然在图3的示例中这种信息被包括在雷达探测脉冲171本身的数据部分166中，但是在其它示例中，还可以与雷达探测脉冲171分开地传送这种信息，例如，在传输块160之一中在控制信道106上传送的控制消息中。这里，可以实现控制消息与雷达探测脉冲171之间的交叉参考，例如，雷达探测脉冲171和控制消息的唯一时间排列，或在控制消息和雷达探测脉冲171中包含特征标识符。
在一些示例中，可以预先协商在图3的示例中示出为被包括在数据部分166中的附加信息。例如，取决于用于相应的导频信号/雷达探测脉冲171的传输的特定资源元素161-163，可以基于协商的规则使雷达接收器和/或雷达发射器知道相应的参数。这里，可以不要求单独地传输这种信息。
在一些示例中，雷达探测脉冲171中的不同的雷达探测脉冲171可以是相对于彼此正交的。这里，雷达探测脉冲171的正交性可以通过针对其传输采用资源元素161-163来实现，该资源元素161-163相对于下列中的一个或更多个彼此不同：频率维度；时间维度；空间维度；以及代码维度。有时，这些情况涉及频分双工(FDD)、时分双工(TDD)、空分双工和码分双工(CDD)。通过针对不同的雷达探测脉冲171采用正交资源元素，可以减轻雷达探测109的单独的实例之间的干扰。
参照图2和图3，在一些示例中，为导频信号而保留的多个资源元素161-163被对齐为使得它们在时域和/或频域中相邻。这允许为雷达探测109实现更宽的带宽。可以实现更好的准确性。
图4示意性地例示了雷达探测109的示例。这里，BS 112是雷达发射器。BS 112因此发射雷达探测脉冲。BS 112实现蜂窝网络的小区110。小区110围绕BS 112延伸。
在图4的示例中，雷达探测脉冲171具有各向同性定向传输分布180，即，针对相对于BS 112的不同传输定向具有基本上相同的振幅(通过图4中的虚线圆圈示意性地例示)。因此，雷达探测脉冲的振幅或相位不表明对传输方向的显著依赖性。
雷达探测脉冲171可以沿着LOS方向从BS 112向终端130行进(图4中的虚线箭头)。雷达探测脉冲171也被无源对象140(例如，障碍物、汽车、植物、房屋、客车、人等)反射。不要求无源对象140具有通信能力。因此，无源对象140可能未被配置为在无线电信道101、105、106上通信。由于无源对象140处的反射，产生了雷达探测脉冲171的回波172。这些回波172可以由终端130和/或BS 112接收，如在图4中通过相应的箭头所指示的。
在一些示例中，回波172的方向和/或回波172的相移可以是对象140的位置或形状的特征。回波172的多普勒频移可以是对象140的速度的特征。
图5A是BS 112与终端130之间的通信的信令图。图5A的示例所例示的通信便于实现雷达探测109。
首先，在1001处，在BS 112与终端130之间建立无线电信道101。这里，可以执行附着(attachment)过程。随后，可以在连接模式下操作终端130。
通常在附着过程期间，在BS 112与终端130之间协商要使用的特定资源映射155，该特定资源映射155包括用于导频信号的传输的资源元素161-163的位置以及传输块160的位置。例如，这可以通过将终端130连接到的小区的小区标识符传输到终端130来实现。小区标识符可以与要使用的给定资源映射155唯一地相关联。
然后，在1002处，执行雷达探测脉冲171的传输。在图5A的示例中，BS 112发射雷达探测脉冲171。雷达探测脉冲171通过导频信号来实现。在图5A的示例中，雷达探测脉冲171的回波172由终端130接收。
在图5A的示例中，终端130在一定程度上评估雷达探测脉冲171的接收。详细地，终端分析原始接收数据并且确定回波172的某些接收特性，例如：到达角；行进时间；多普勒频移；和/或接收功率电平。因此，终端130被配置为基于所接收到的回波172确定一个或更多个接收特性。
然后终端向BS 112发送报告消息1003。该报告消息指示回波172的所确定的一个或更多个接收特性。可选地，报告消息1003指示终端130的相对或绝对位置。基于一个或更多个接收特性——并且可选地进一步基于如从报告消息1003所获得的终端130的位置(如果不为BS 112所知)——，BS 112然后可以使用此信息来确定与回波172相关联的无源对象的位置和/或速度。详细地，在终端130的绝对或相对位置(例如，相对于BS 112)是已知的情况下，能够例如借助于三角测量等倒推出无源对象的位置。类似的考虑因素对于无源对象140的移动方向适用。
另外图5A所例示的是终端130在LOS传输中接收雷达探测脉冲171的场景1010。即，终端130在1010处不(必然)接收雷达探测脉冲171的回波，而是接收非反射的雷达探测脉冲171。因为雷达探测脉冲171通过导频信号来实现，所以能够基于相应的导频信号执行信道感测和/或链路自适应。为此，终端130往回向BS 112发送指示导频信号的至少一个接收特性的测量报告1011。BS 112然后可以基于所指示的至少一个接收特性执行信道感测和/或链路自适应。
还可以基于UL导频信号/雷达探测脉冲171执行信道感测和/或链路自适应。此外，还可以基于导频信号的回波172的至少一个接收特性执行信道感测和/或链路自适应。
例如，在一个示例中，在1002处接收到的雷达探测脉冲171的回波172可以对应于与终端130连接到的小区110的邻近小区相关联的导频信号。这可以是为什么不在1002处基于传输的接收特性实现信道感测和/或链路自适应的原因。然而，实现在1010处接收到的雷达探测脉冲171的导频信号可以与终端130连接到的小区110相关联。正因如此，可以在1010处基于传输的接收特性实现信道感测和/或链路自适应。可以从包括在相应的导频信号中的小区标识符和/或基于关于相应的资源映射155的知识导出导频信号是否与相应的小区110相关联。特别地，与不同的小区110相关联的导频信号可以是相对于彼此正交的，例如，可以在资源元素161-163(其在时域、频域、码域等中是正交的)中被发射。因此，可以倒推出给定的导频信号所属的特定小区110。还可以针对虚拟小区实现如以上关于物理小区110所描述的此类示例。
图5B是BS 112与终端130之间的通信的信令图。图5B的示例大体上对应于图5A的示例。然而，在图5B的示例中，在终端130处执行作为雷达探测109的一部分的进一步处理。具体地，终端130已经评估回波172的一个或更多个接收特性，以确定对象140的相对或绝对位置。此位置和/或速度被包括在报告消息1004中。然后，BS 112可以接收报告消息1004。在一些示例中，BS 112可以融合从多个终端接收到的(例如，关于位置和速度的)相应的信息。这里，另外可以考虑如根据由BS 112本身接收到的回波172所确定的位置和/或速度。这可以提高雷达探测109的准确性。
在各种示例中，存在于终端130(通常是雷达接收器)处的逻辑量可以变化。在一个示例中，关于所接收到的回波172的原始信息被报告给雷达发射器——例如，BS 112。在其它示例中，执行原始信息的一些处理，例如，如在图5A的示例中一样，以确定一个或更多个接收特性和/或以压缩原始信息。在其它示例中，甚至能够确定回波172源自于的对象140的位置。然后，可以将此位置报告给雷达发射器——例如，BS 112。
虽然已经针对具有各向同性定向传输分布180的雷达探测脉冲171描述了以上各种示例，但是雷达探测脉冲171还可以具有各向异性定向传输分布。
图6示意性地例示了所采用的雷达探测脉冲171具有各向异性定向传输分布181-183的雷达探测109的示例。各向异性定向传输分布181-183与各个雷达探测脉冲171的振幅相对于对照雷达发射器(在图6的示例中相对于BS 112)的取向的依赖性相关联。在图6的示例中，各向异性定向传输分布181-183通过对应的笔形波束来实现，但是一般地可以想象其它形状。可以基于波束成形的技术采用各向异性定向传输分布181-183。对于波束成形，天线阵列的天线的振幅和相位根据某些天线权重而变化。通常基于信道感测的技术(即，根据导频信号的接收特性)确定天线权重。因此，可以针对相对于发射器的不同的方向实现相长干涉和相消干涉。这产生各向异性定向传输分布181-183。
如图6所例示的，针对不同的雷达探测脉冲171实现多个不同的各向异性定向传输分布182。具体地，不同的各向异性定向传输分布181-183与不同的雷达探测脉冲171相关联。因此，雷达探测脉冲171中的不同的雷达探测脉冲171可以具有不同的各向异性定向传输分布。因此，能够为雷达探测109获得高空间分辨率。
虽然在图6的示例中，为了简单起见例示了仅三个各向异性定向传输分布181-183，但是一般而言，可以采用多个各向异性定向传输分布181-183，例如，以覆盖雷达发射器的整个周围环境。
在图6的示例中，各向异性定向传输分布182被实现为笔形波束。通过实现明确定义的或窄的各向异性定向传输分布181-183，例如，以如图6所例示的笔形波束的形式，可以实现雷达探测109的高空间分辨率。这从图6中显而易见，在图6中，分布182的雷达探测脉冲171被无源对象140反射；相应的回波172正在由BS 112以及终端130二者接收。另一方面，分布183的雷达探测脉冲171未被无源对象140反射，因为无源对象140位于分布183外部。
图7示意性地例示了所采用的雷达探测脉冲171具有各向异性定向传输分布181-183的雷达探测109的示例。图7大体上对应于图6的示例。然而，在图7的示例中，不同的各向异性定向传输分布181-183与BS 112的不同的虚拟小区111相关联(在图7中为简单起见仅例示了与各向异性定向传输分布181相关联的虚拟小区111；终端130连接到与各向异性定向传输分布183相关联的虚拟小区111)。
在一些示例中，各个虚拟小区111可以与不同的小区标识符相关联并且因此可以采用不同的资源映射155。在不同的虚拟小区111中传送的导频信号可以彼此正交。虚拟小区111可以便于实现数据通信108的空间正交性。在一些示例中，虚拟小区111可以与一个或多于一个BS(在图7中未示出)相关联。虚拟小区111的概念可以与高频电磁波(例如，高于6或30GHz)的相对小的孔径相关联。为了实现不同的虚拟小区111，BS 112可以具有双工能力。这里，可以实现全双工(FD)或半双工(HD)场景。各个考虑因素也可以适用于终端130。
如图7所例示的，终端130——连接到与各向异性定向传输分布183相关联的虚拟小区111——还接收通过与各向异性定向传输分布182相关联的虚拟小区111的导频信号所实现的雷达探测脉冲171的回波172，即，邻近小区的导频信号的回波。
通过使不同的虚拟小区111与不同的雷达探测脉冲171相关联，可以再次使用由BS112实现的空间分集的概念来为雷达探测109提供高空间分辨率。即，在不同的虚拟小区111与各向异性定向传输分布181-183相关联的情况下，无论如何，相应的导频信号可以被高效地重新用作雷达探测脉冲171。
例如，基于导频信号/雷达探测信号171的回波172的至少一个接收特性，能够发起邻近虚拟小区111之间的切换。在终端130沿着与由各向异性定向传输分布182所限定的虚拟小区111相关联的导频信号的直接路径接收到强回波172或信号的示例中，这可以用于触发到该虚拟小区111的切换。
在一些示例中，还能够在触发蜂窝网络的不同小区110、111之间的切换时考虑来自雷达探测109的结果。例如，将能够在切换中考虑对象140的位置和/或速度。例如，如果预期由对象140改变其相对于终端130的位置而导致LOS传输路径的显著阻碍，则可以在触发切换时考虑这一点。
图8示意性地例示了所采用的雷达探测脉冲171具有各向异性定向传输分布181-183的雷达探测109的示例。这里，多于两个设备——在图8的示例中，终端130、131和BS112——可以参与雷达探测109。在本示例中，BS 112是雷达发射器。BS 112可以在确定对象140的位置和速度时融合从终端130、131接收到的信息。为此，BS112可以从终端130、131中的每一个接收报告消息1003、1004。附加地，BS 112可以在确定对象140的位置和速度时考虑由BS 112直接接收到的回波172。通过考虑有关雷达探测109的多个信息源，可以提高在作为雷达探测109的一部分确定对象140的位置和速度时的准确性。
图9示意性地例示了所采用的雷达探测脉冲171具有各向异性定向传输分布181-183的雷达探测109的示例。在图9的示例中，例示了雷达探测脉冲171可以由终端130在LOS传输中接收；而相应的回波172被反射回到BS 112(并且可选地也反射到终端130；在图9中未例示)。这里，实现雷达探测脉冲171的导频信号的LOS传输可以被用于信道感测和/或链路自适应。回波172的反射可以被用作雷达探测109的一部分。可以看出，同一个波形一方面可以被重新用作导频信号，而另一方面可以被重新用作雷达探测脉冲。
图10是BS 112的示意例示。BS包括处理器1122，例如，多核处理器。BS 112还包括无线电收发器1121。无线电收发器1121被配置为例如通过发射和接收(收发)在无线电信道101上通信。此外，无线电收发器1121被配置为发射和/或接收雷达探测脉冲171。处理器1122可以被配置为执行如在本文中关于数据传输108和雷达探测109的共存所描述的技术。为此，可以提供存储相应的控制指令的非易失性存储器。
图11是终端130的示意例示。终端130包括处理器1302，例如，多核处理器。终端130还包括无线电收发器1301。无线电收发器1301被配置为例如通过收发在无线电信道101上通信。此外，无线电收发器1301被配置为发射和/或接收雷达探测脉冲171。处理器1302可以被配置为执行如在本文中关于数据传输108和雷达探测109的共存所描述的技术。为此，可以提供存储相应的控制指令的非易失性存储器。
图12更详细地示意性地例示了收发器1121、1301。在所例示的示例中，收发器1121、1301包括天线阵列1400。天线阵列1400可以支持多输入多输出(MIMO)场景。基于天线阵列1400，能够在例如雷达探测脉冲171的回波172的接收期间采用各向异性灵敏度分布。例如，在一些示例中，可以通过采用无线电收发器1121、1301的天线阵列1400的各向异性灵敏度分布来进一步提高雷达探测109的准确性。天线阵列1400的这种各向异性灵敏度分布可以与相应的雷达探测脉冲171的各向同性定向传输分布180或各向异性定向传输分布181-183组合。
在图12的示例中，收发器1121、1301包括单个天线阵列1400。在另外的示例中，收发器1121、1301可以包括多个天线阵列1400。所述多个天线阵列1400可以被不同地定向，以覆盖相对于相应设备的不同方向。可以提供全向覆盖范围。
此外，图12示意性地例示了诸如接收功率电平1413、到达角1412和行进时间1411的接收特性。此外，有关雷达探测109的感兴趣的接收特性包括多普勒频移，该多普勒频移可以用于确定对象140例如在径向方向上的速度。例如，可以以绝对项(例如，相对于由单独的罗盘和重力高度计(在图12中未例示)等提供的磁北方向)确定到达角1412。到达角1412可以以相对项(例如，相对于天线阵列1400的特征方向)确定的。取决于到达角1412和/或其它接收特性的定义，对应的信息可以被包括在相应的报告消息1003中。另一接收特性是例如相对于任意参考相位(诸如非反射雷达探测脉冲的相位等)的相移。
图13是根据各种实施方式的方法的流程图。例如，图13的方法可以由BS 112的处理器1122和/或由终端130的处理器1302执行。
首先，在3001处，执行数据通信108。为此，可以在传输块160中在无线电信道111上发射和/或接收分组化数据。通常，基于LOS信号传播实现数据通信108。
其次，在3002处，执行参与雷达探测109。在所描绘的示例中，基于导频信号的传输实现雷达探测109。详细地，导频信号被重新用作雷达探测脉冲171。通常，基于非LOS信号传播(即，基于回波)执行雷达探测109。3002可以包括下列中的一个或更多个：发射雷达探测脉冲171(参见图14：3011)；接收雷达探测脉冲171的回波172(参见图15：3021)；基于雷达探测脉冲171的至少一个接收特性1411-1413确定无源对象的位置和速度中的至少一个；根据接收到的回波172确定至少一个接收特性1411-1413；接收指示至少一个接收特性1411-1413、雷达接收器的位置和速度中的至少一个的控制消息1003。
总之，已经例示了使得能够使用导频信号的反射来实现雷达探测的以上技术。雷达探测可以允许通过导频信号的回波来确定无源对象的位置和/或速度。
这些技术基于更高频率下的电磁波的特性被更多地包含的发现。例如，高频电磁波的传输可以与比较窄的各向异性定向传输分布相关联。这可以用于通过具有高空间分辨率的雷达探测来获得雷达图片。雷达探测可以包括确定回波的诸如功率电平、延迟分布、到达角、多普勒频移、相移等的一个或更多个接收特性。
在一些示例中，通过导频信号实现的雷达探测脉冲被发射到明确定义的方向中。为此，采用各向异性定向传输分布。例如，可以采用开口角小于90°、优选地小于45°、更优选小于20°的笔形波束。然后，雷达发射器也可以实现雷达探测脉冲的回波的接收。例如，用于发射雷达探测脉冲的同一天线阵列可以用于接收雷达探测脉冲的回波。即，雷达发射器和雷达接收器可以位于一处。
在一些示例中，雷达发射器可以由第一设备实现并且雷达接收器可以由不同的第二设备实现。一般地，多个分布式天线阵列可以被用于接收雷达探测脉冲的回波。在此类示例中，可以在第一设备与第二设备之间传送报告消息。取决于特定实施方式，包括在此类报告消息中的信息内容可以变化：在一个示例中，雷达接收器可以报告所接收到的回波的原始数据。在其它示例中，雷达接收器可以执行一些后处理，以获得例如诸如到达角、功率电平等的接收特性；或者甚至确定回波源自于的无源对象的位置和/或速度。
在一些示例中，可以针对由基站发射为与不同的虚拟小区相关联的不同的波束角的导频信号来实现以上标识的各向异性定向传输分布。这里，每个虚拟小区的导频信号可以与其它虚拟小区的导频信号正交。导频信号可以由一个或更多个终端接收并且可以被用于信道感测和/或链路自适应。例如，可以基于导频信号的一个或更多个接收特性确定天线阵列的天线权重。除了导频信号被用于信道感测和/或链路自适应的这种用法之外，终端还可以针对导频信号的可用的反射/回波确定一个或更多个接收特性。这里，可选地，还可以考虑来自相邻虚拟小区的导频信号的回波。
尽管已经针对某些优选的示例示出并描述了本发明，然而本领域技术人员在阅读并理解本说明书时将想到等同物和修改。本发明包括所有此类等同物和修改并且仅受所附权利要求的范围限制。
例如，虽然已经关于由BS发射的雷达探测脉冲描述了以上各种示例，但是可以关于由终端发射的雷达探测脉冲容易地实现相应的技术。例如，在一些示例中，设备到设备或车辆到车辆场景可以与雷达探测组合。这里，不要求BS作为雷达发射器和/或雷达接收器被涉及。
Claims (19)
1.一种用于数据通信与雷达探测的设备(112,130,131)，所述设备包括：
-无线电收发器(1121,1301)，所述无线电收发器包括被配置为支持用于数据通信和雷达探测(109)两者的多输入多输出通信的至少一个天线阵列(1400)，
-至少一个处理器(1122,1302)，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为经由所述无线电收发器(1121,1301)根据无线电接入技术在无线电信道上传送数据(108)，所述无线电接入技术包括导频信号和用于所述数据(108)的传输块(160)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为控制所述无线电收发器(1121,1301)参与所述雷达探测(109)，所述雷达探测(109)采用所述导频信号中的至少一部分作为所述雷达探测(109)的雷达探测脉冲(171)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为控制所述无线电收发器(1121,1301)发射所述雷达探测脉冲(171)，
其中，采用一个或更多个资源映射来协调所述数据通信和所述雷达探测的资源使用，使得所述数据通信和所述雷达探测在从所述无线电收发器(1121,1301)发射时使用不同的资源元素。
2.根据权利要求1所述的设备(112,130,131)，
其中，所述雷达探测脉冲(171)中的至少一部分具有各向异性定向传输分布(181-183)。
3.根据权利要求2所述的设备(112,130,131)，
其中，所述雷达探测脉冲(171)中的所述至少一部分中的不同的雷达探测脉冲(171)具有不同的各向异性定向传输分布(181-183)。
4.根据权利要求3所述的设备(112,130,131)，
其中，所述无线电接入技术支持蜂窝网络的多个小区(110,111)之间的切换，
其中，不同的各向异性定向传输分布(181-183)与不同的虚拟小区(111)相关联。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的设备(112,130,131)，
其中，所述雷达探测脉冲(171)中的所述至少一部分指示其各自的各向异性定向传输分布(181-183)。
6.根据权利要求1所述的设备(112,130,131)，
其中，所述雷达探测脉冲(171)指示各自的传输时间。
7.根据权利要求1所述的设备(112,130,131)，
其中，所述雷达探测脉冲(171)中的不同的雷达探测脉冲(171)彼此正交。
8.根据权利要求1所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为控制所述无线电收发器(1121,1301)接收所述雷达探测脉冲(171)的从无源对象(140)反射的回波(172)。
9.根据权利要求8所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为控制所述无线电收发器(1121,1301)采用所述无线电收发器(1121,1301)的至少一个天线阵列(1400)的各向异性灵敏度分布来接收所述雷达探测脉冲(171)的所述回波(172)。
10.根据权利要求8所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为基于所述雷达探测脉冲(171)的所述回波(172)的至少一个接收特性(1411-1413)确定所述无源对象(140)的位置和速度中的至少一个作为所述雷达探测(109)的一部分。
11.根据权利要求10所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为基于由所述无线电收发器(1121,1301)接收到的所述回波(172)确定所述至少一个接收特性(1411-1413)。
12.根据权利要求10所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为从根据所述无线电接入技术在所述无线电信道上通信的至少一个另外的设备(112,130,131)处接收指示所述回波(172)的所述至少一个接收特性(1411-1413)的至少一个控制消息(1003)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为基于所述至少一个控制消息(1003)确定所述至少一个接收特性(1411-1413)。
13.根据权利要求12所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个控制消息还指示所述至少一个另外的设备(112,130,131)的相对或绝对位置，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为进一步基于所述至少一个另外的设备(112,130,131)的位置确定所述无源对象(140)的位置和速度中的至少一个。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个接收特性(1411-1413)选自包括以下各项的组：相对或绝对到达角；行进时间；多普勒频移；相移；以及接收功率电平。
15.根据权利要求10所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为基于所述至少一个接收特性(1411-1413)发起多个小区之间的切换。
16.根据权利要求1所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为从根据所述无线电接入技术在所述无线电信道上通信的至少一个另外的设备(112,130,131)处接收指示基于所述雷达探测(109)而确定的无源对象(140)的位置和速度中的至少一个的至少一个控制消息(1004)。
17.根据权利要求1所述的设备(112,130,131)，
其中，所述至少一个处理器(1122,1302)被配置为基于所述雷达探测脉冲(171)的至少一个接收特性(1411-1413)执行所述无线电信道的信道感测和所述无线电信道的链路自适应中的至少一个。
18.根据权利要求1所述的设备(112,130,131)，
其中，所述设备(112,130,131)是包括所述无线电信道的蜂窝网络的基站，或者
其中，所述设备(112,130,131)是蜂窝网络的终端。
19.一种用于数据通信与雷达探测的方法，所述方法包括以下步骤：
-经由无线电收发器(1121,1301)根据无线电接入技术在无线电信道上传送数据(108)，所述无线电接入技术包括导频信号和用于所述数据(108)的传输块(160)，其中，所述无线电收发器包括被配置为支持用于数据通信和雷达探测(109)两者的多输入多输出通信的至少一个天线阵列(1400)，
-由所述无线电收发器(1121,1301)参与所述雷达探测(109)，所述雷达探测(109)采用所述导频信号中的至少一部分作为所述雷达探测(109)的雷达探测脉冲(171)，
-由所述无线电收发器(1121,1301)发射所述雷达探测脉冲(171)，
其中，采用一个或更多个资源映射来协调所述数据通信和所述雷达探测的资源使用，使得所述数据通信和所述雷达探测在从所述无线电收发器(1121,1301)发射时使用不同的资源元素。
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