CN113640765A - 基于通信基站的雷达探测方法、物体定位方法和基站 - Google Patents
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Abstract
本申请适用于雷达技术领域，提供了一种基于通信基站的雷达探测方法、物体定位方法和基站。该方法包括：在自包含子帧或S子帧中发送第一雷达信号；在发送所述第一雷达信号之后，由发送模式切换为接收模式，并接收第二雷达信号，所述第二雷达信号为所述第一雷达信号的回波信号；基于所述第一雷达信号和所述第二雷达信号，确定目标物体的相关信息，所述相关信息包含以下至少一种：位置、运行速度。同时由于设计了基于基站间邻接关系且预配置的基站间雷达时频信号的干扰避让等机制，本申请能够使得基站同时提供通信功能和雷达探测功能。
Description
技术领域
本申请涉及一种雷达技术领域，具体涉及基于通信基站的雷达探测方法、物体定位方法和基站。
背景技术
5G通信以厘米波和毫米波作为主频段，而厘米波和毫米波也是具有精密定位、跟踪等功能的雷达常用的频段。5G基站引入了大规模密集型多输入多输出天线阵列massiveMIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多入多出)，和雷达相控阵的天线基本一致。5G通信主选TDD(Time Division Duplexing，时分双工)模式，和脉冲雷达同一频段内先发后收需求模式一样，已经具备了雷达的所有硬件要求。
但是雷达和通信在运行场景上也有很大区别：通信基站站址的密集层度远大于雷达站址的密集程度，为保证通信信号质量，蜂窝网交叉覆盖较为严重。另外，为提高通信带宽的利用率，通信基站之间往往采用同频组网，因此通信基站间会存在同频干扰的问题，如果不解决同频干扰的问题，通信基站也无法适合雷达应用。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种基于通信基站的雷达探测方法、物体定位方法和基站，能够使得基站同时提供通信功能和雷达探测功能。
为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种基于通信基站的雷达探测方法，应用于第一基站，所述方法包括：
在自包含子帧或S子帧中发送第一雷达信号；
在发送所述第一雷达信号之后，由发送模式切换为接收模式，并接收第二雷达信号，所述第二雷达信号为所述第一雷达信号的回波信号；
基于所述第一雷达信号和所述第二雷达信号，确定目标物体的位置。
本申请实施例中，第一基站在自包含子帧中发送第一雷达信号，并在发送第一雷达信号之后，由发送模式切换为接收模式。在接收模式下，第一基站接收第二雷达信号，而第二雷达信号为第一雷达信号经目标物体反射回第一基站的回波信号。之后，第一基站基于第一雷达信号和第二雷达信号，结合第一基站的位置即可确定目标物体的位置、运行速度等信息。基于此，本申请实施例通过在自包含子帧发送雷达信号使得基站具有雷达探测功能，再结合基站本身的通信功能，使得基站既具有本身的通信功能又具有雷达探测功能。
示例性的，第一基站可以为TD-LTE/5G/6G等通信基站。
一些实施例中，所述第一基站通过第一天线在自包含子帧或S子帧中发送第一雷达信号，以及通过第二天线接收第二雷达信号，第二雷达信号为第一雷达信号的回波信号；其中，所述第一天线和所述第二天线为所述第一基站中的天线，所述第一天线和所述第二天线构成所述第一基站的天线。
基于第一方面，在一些实施例中，所述在自包含子帧中发送第一雷达信号，包括：
在所述自包含子帧的DL段发送所述第一雷达信号；
所述在S子帧中发送第一雷达信号，包括：
在所述S子帧的下行通信DL段的最后一个时隙发送所述第一雷达信号，或在所述S子帧的GP中发送所述第一雷达信号。
基于第一方面，在一些实施例中，所述方法还包括：在所述自包含子帧的前一子帧或前一子帧的部分靠后的时隙，所述第一基站不发送信号也不接收信号。
基于第一方面，在一些实施例中，在所述S子帧的GP和/或上行通信时隙执行所述接收第二雷达信号，以及基于所述第一雷达信号和所述第二雷达信号，确定目标物体的位置；或
在所述S子帧的GP和上行通信时隙以及所述S子帧的下一子帧，执行所述接收第二雷达信号，以及基于所述第一雷达信号和所述第二雷达信号，确定目标物体的位置。
基于第一方面，在一些实施例中，所述方法还包括：在所述第一基站发送所述第一雷达信号和接收第二雷达信号时，与所述第一基站邻接的其他基站和目标终端基于预配置调度不发送信号只接收信号，目标终端为第一基站和其他基站所属的终端。
基于第一方面，在一些实施例中，所述方法还包括：在所述第一基站发送所述第一雷达信号时，与所述第一基站邻接的其他基站和目标终端在目标时频块周围的子载波和时隙上不发送信号只接收信号，所述目标时频块为所述第一基站收发所述第一和第二雷达信号对应的时频块，目标终端为第一基站和其他基站所属的终端。
基于第一方面，在一些实施例中，所述方法还包括：第二基站发送第三雷达信号，所述第二基站与所述第一基站之间的距离小于阈值且所述第二基站为所述第一基站的非邻接基站，所述第三雷达信号为与所述第一雷达信号相互正交的伪随机雷达信号序列或任何互相关性小的雷达信号，以减少远距离的干扰同时提供雷达的时频复用。
第二方面，本申请实施例提供了一种物体定位方法，所述方法包括：
第一基站在自包含子帧或S子帧中发送第四雷达信号，第二基站接收第五雷达信号，第三基站接收第六雷达信号，所述第五雷达信号为所述第四雷达信号经目标物体反射到第二基站的回波信号，所述第六雷达信号为所述第四雷达信号经目标物体反射到第三基站的回波信号；
所述第二基站在自包含子帧或S子帧中发送第七雷达信号，所述第一基站接收第八雷达信号，所述第三基站接收第九雷达信号，所述第八雷达信号为所述第七雷达信号经目标物体反射到第一基站的回波信号，所述第九雷达信号为所述第七雷达信号经目标物体反射到第三基站的回波信号；
根据发送和接收雷达信号的时间差以及各个基站的位置，确定所述目标物体的位置。
室内微基站一般只有2-4根天线，无法做波束定位，所以本申请实施例中通过一个基站发射其他基站接收的方式，通过多基站综合信号分析，多基站联合定位物体位置。具体的，第一基站发送第四雷达信号，第二基站接收第四雷达信号的回波信号第五雷达信号，第三基站接收第四雷达信号的回波信号第六雷达信号。第二基站发送第七雷达信号，第一基站接收第七雷达信号的回波信号第八雷达信号，第三基站接收第七雷达信号的回波信号第九雷达信号。之后，根据发送和接收雷达信号的时间差以及各个基站的位置，确定目标物体的位置，即通过多基站综合信号分析，多基站联合定位物体位置。
第三方面，本申请实施例提供了一种基站，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面中任一项所述基于通信基站的雷达探测方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项所述基于通信基站的雷达探测方法的步骤。
第五方面，本申请实施例提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在基站上运行时，使得电子设备执行上述第一方面中任一项所述基于通信基站的雷达探测方法的步骤。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的基于通信基站的雷达探测方法的流程示意图；
图2是本申请实施例提供的5G通信子帧结构种类；
图3是本申请实施例提供的利用自包含子帧结构的雷达信号发射接收示意图；
图4是本申请实施例提供的利用灵活S子帧结构的雷达信号发射接收示意图；
图5是本申请实施例提供的多个基站间雷达信号的一发多收方式示意图；
图6是本申请实施例提供的雷达保护空间的示意图；
图7是本申请实施例提供的间隔较远的基站复用同一时频的场景示意图；
图8是本申请实施例提供的扩展邻接表的示意图；
图9是本申请实施例提供的雷达信号控制两路射频通路分别收发信号的示意图；
图10是本申请实施例提供的物体定位方法的流程示意图；
图11是本申请实施例提供的RAAS示意图；
图12是本申请实施例提供的基站结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本申请进行更清楚的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本申请的作用，但不以任何形式限制本申请。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本申请的保护范围。
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
5G通信以厘米波和毫米波作为主频段，而厘米波和毫米波也是具有精密定位、跟踪等功能的雷达常用的频段。5G基站引入了大规模密集型多输入多输出天线阵列massiveMIMO，和雷达相控阵的天线基本一致。5G通信主选TDD模式，和脉冲雷达同一频段内先发后收需求模式一样，已经具备了雷达的所有硬件要求。
但是雷达和通信在运行场景上也有很大区别：通信基站站址的密集层度远大于雷达站址的密集程度，为保证通信信号质量，蜂窝网交叉覆盖较为严重。另外，为提高通信带宽的利用率，通信基站之间往往采用同频组网，因此通信基站间会存在同频干扰的问题，如果不解决同频干扰的问题，通信基站也无法适合雷达应用。
基于上述问题，本申请实施例将5G基站与雷达组合起来，在自包含子帧和灵活S子帧中引入雷达信号的发送和接收，可以兼容现有5G通信的帧结构，通过基站邻接表相互避让来避免相邻基站之间的干扰，通过相控阵或多基站协同检测主动检测目标，在一个基站并发同时提供通信和雷达功能。本申请实施例具有投入少、效益高的优点，在公安、应急消防、安保等领域能够发挥重要作用。
以下对本申请实施例进行详细说明。
图1示出了本申请实施例提供的基于通信基站的雷达探测方法的流程示意图。参见图1，上述基于通信基站的雷达探测方法应用于第一基站，可以包括步骤101至步骤104。
步骤101，在自包含子帧或S子帧中发送第一雷达信号。
在5G通信中定义了快速切换的自包含子帧结构，5G基站快速的发送下行DL(DownLink，下行链路)紧跟一段Guard，然后快速切换为接收上行UL(Up Link，上行链路)。参见图1，5G通信中每个子帧可以为上行子帧，可以为下行子帧，也可以为自包含子帧。自包含子帧可以包括DL段、Guard段和UL control段。或者，自包含子帧可以包括DL control段、Guard段和UL段。
一种实施例中，在自包含子帧中发送第一雷达信号可以为：在自包含子帧的DL段发送第一雷达信号。
参见图3，自包含子帧可以包括第一基站可以在自包含子帧的DL段中的DL ctrl时隙发送第一雷达信号，即图2中的DL control时隙。
示例性的，由于在自包含子帧的前一时隙第一基站发送信号的反射波可能会对基站发送和接收雷达信号造成影响，因此在自包含子帧的前一子帧或前一子帧的部分靠后的时隙第一基站不发送信号也不接收终端发送的信号，同时终端也不发送信号。
一种实施例中，在S子帧中发送第一雷达信号可以为：在S子帧的下行通信DL段的最后一个时隙发送第一雷达信号，或在S子帧的GP中发送第一雷达信号。
示例性的，参见图4，D子帧可以包含14(仅为示例性说明，不以此为限)个DL时隙，U子帧可以包含14个UL时隙。S子帧可以包含下行通信DL段、GP段和上行通信UL段。下行通信DL段包含12个DL时隙，GP段包括2个GP时隙，上行通信UL段包括2个UL时隙。
一种场景中，在下行通信DL段的前11个时隙不发送信号也不接收信号，可以在下行通信DL段的最后一个时隙发送第一雷达信号。
又一种场景中，可以在下行通信DL段的第一时隙发送第一雷达信号，在该第一时隙之前不发送信号也不接收信号。其中，第一时隙可以为下行通信DL段中的除最后一个时隙之外的任一时隙。
又一种场景中，可以在S子帧的GP段发送第一雷达信号。例如，可以在GP段的第一个时隙发送第一雷达信号，或者在GP段的第二个时隙发送第一雷达信号。
步骤102，在发送第一雷达信号之后，由发送模式切换为接收模式。
步骤103，接收第二雷达信号，第二雷达信号为第一雷达信号的回波信号。
具体的，第二雷达信号可以为第一雷达信号经目标物体反射回第一基站的回波信号。例如，第一基站通过天线在自包含子帧的DL段的DL ctrl时隙发送雷达信号R，然后第一基站迅速切换为接收模式，雷达信号R经过物体会发生反射，反射后的雷达信号回到第一基站，被第一基站接收得到回波信号R'。
步骤104，基于第一雷达信号和第二雷达信号，确定目标物体的位置。
示例性的，第一基站在接收到第二雷达信号之后，可以根据第一雷达信号和第二雷达信号对应的时间差，结合第一基站的位置，确定目标物体的位置以及目标物体到第一基站的第一距离等信息。其中，目标物体的位置可以为一第一基站为圆点、以第一距离为半径构成的圆周上。
一些实施例中，在S子帧的GP和/或上行通信时隙，接收第二雷达信号，以及基于第一雷达信号和第二雷达信号确定目标物体的位置。
例如，在S子帧下行通信DL段的最后一个时隙(例如最后一部分symbol)发送第一雷达信号，然后第一基站快速转到接收模式。第一基站在S子帧的GP和/或上行通信时隙，执行步骤103和步骤104。
例如，在S子帧的GP中发送第一雷达信号，然后第一基站快速转到接收模式。第一基站在S子帧的上行通信时隙，执行步骤103和步骤104。
一些实施例中，在S子帧的GP和上行通信时隙以及S子帧的下一子帧，接收第二雷达信号，以及基于第一雷达信号和第二雷达信号确定目标物体的位置。
如图4所示，如果检测距离较长，前一个时隙后部需要禁止分配不发送信号，具体时长可按雷达覆盖范围定。如果S子帧的GP段和UL段的时长不够检测距离的要求，就要对S子帧之后的上行第一个U子帧部分或全部禁止分配，如图4所示的S子帧的下一U子帧。
例如，在S子帧下行通信DL段的最后一个时隙(例如最后一部分symbol)发送第一雷达信号，然后第一基站快速转到接收模式。第一基站在S子帧的GP、上行通信时隙和S子帧的下一子帧，执行步骤103和步骤104。
例如，在S子帧的GP中发送第一雷达信号，然后第一基站快速转到接收模式。第一基站在S子帧的上行通信时隙以及S子帧的下一子帧，执行步骤103和步骤104。
一些实施例中，在自包含子帧的DL段发送第一雷达信号之后，在该DL段之后的Guard段和UL段，执行步骤103和步骤104。
如图3所示，在自包含子帧的DL段的DL ctrl段发送第一雷达信号后，第一基站快速由发送模式切换为接收模式，并在该DL ctrl时隙之后的Guard段和UL段执行步骤103和步骤104。
由于5G一般为同频组网，基站间干扰问题必须解决，为解决这个问题，本申请实施例引入了基于邻接表的同频避让机制和正交雷达信号的雷达检测机制。
一、基于邻接表的同频避让机制
由于5G为同频组网，为了避免基站间信号干扰，可以在一片区域内基站间做避让，在一个基站发射雷达信号的自包含子帧内，该区域中的其他基站和终端不允许发送信号，只能接收信号，从而可以做多站点雷达信号处理。即，在第一基站发送第一雷达信号和接收第二雷达信号时，与第一基站邻接的其他基站和终端基于预配置调度不发送信号只接收信号。同时调度控制第一基站和邻接基站所属终端在雷达接收时频也不发送信号。为了避免不能及时调度出雷达收发所需资源，在本基站及邻接基站的雷达收发所在时频区域内不允许分配以半静态调度和持续调度分配半固定上下行占用，如语音业务等。
如图5所示，第一基站发送雷达信号，雷达信号经目标物体反射后到达第一基站的邻接基站中的基站A1、基站B1、基站C1和基站D1，基站A1、基站B1、基站C1和基站D1接收该雷达信号。
同样，如果采用DL-GP方式，对于在一片区域内发射信号的时频，其他基站在该时频上不允许发送信号，只允许接收信号，做多站点雷达信号处理。
具体方法：根据网管上基站的邻接表和帧号实现时频避让，网管配置第一基站在某个FN的某个自包含时隙为主发送时隙或者某个DL/GP/UL为主雷达时频区域。则预配置发送这个信息给第一基站的所有邻接基站。所有收到的邻接基站都要在这个FN的这个雷达时频区域不分配给用户和不发送信号，在接收区域可以接收，但不允许终端发送信号。
为简化处理，可以配置以系统帧号FN为模的发送模式，以固定间隔周期配置雷达信号的发送。所有基站以一个机制保证覆盖范围内基站发送不重合。例如，对区域内雷达编号，以编号为帧号来保证区域内不重合。
需要说明的是，系统帧号的产生必须全网一致。例如，可以以2021年1月1日零时零分零秒零毫秒为起始，以10毫秒为单位计数到当前时间再模1024为FN号产生机制，以此保证全网FN一致。
假设区域内有500个基站，分别编号为1-500，基站1发送帧号为(FN模512)+1，基站2发送帧号为(FN模512)+2，……以此类推。对于需要快速雷达检测的，可以减少模数和/或增加雷达占用子帧数和/或增加雷达时频区域，但需要在编号分配时考虑地理位置和邻接关系。其中，配置信息可以是由无线网管发出，也可以通过核心网OSS系统或AF开放接口配置。
另外，在发送和接收雷达信号的时频周围，可以增加保护空间(如图6所示)，将收发占用的时频块周围的子载波和时隙timeslot列入禁止邻接基站分配的时频区间，以避免邻道干扰等干扰影响。其中，保护空间由目标时频块周围的子载波和时隙构成。
5G OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术)在时间上按照时隙timeslot分配，频率上按照子载波分配，在雷达信号占用的时隙timeslot和子载波外，将邻近的子载波和时隙timeslot也纳入雷达占用资源范围，但这些资源不发送信号。其中，雷达占用资源包括雷达信号发射占用资源、雷达信号接收占用资源和保护空间。
根据性能需求和场景不同，雷达发送和接收占用的时频块可差异很大。例如，夜间办公场景下很少有数据业务场景，可以占用所有频带以提高分辨率。例如，在无人机场景下，数据业务是大需求下，而无人机无需精确定位，只需发现有无即可下，可以只占部分子载波。
二、正交雷达信号的雷达检测机制
引入正交伪随机序列，增加抗干扰能力。附近相距比较远的非邻接基站的同时频发送的雷达信号，可使用不同的相互正交的伪随机雷达信号序列，以减轻远距离基站的干扰的影响，同时复用时频以减少雷达占用资源。
如图7所示，区域2中的基站与区域1左下方的基站可以复用相同的雷达时频，区域1中的基站与区域2右下方的基站可以复用相同的雷达时频。但同一区域内的基站间需要避开雷达时频。由于雷达信号可以占用时频块，从而正交伪随机序列可以是时频二维的。
如图7中，基站A2和基站B2可以复用相同时频，基站C2和基站D2可以复用相同时频。但基站A2和基站B2的发射信号是正交的，从而进一步减弱同频干扰的影响。
另外，由于厘米波和毫米波的直射特性和衰减特性，预计邻接站外的基站和终端对雷达信号干扰较小，一般不会影响邻接区域内的信号处理。如果有影响，可以扩展邻接表或单独定义雷达所需的邻接关系表。
如图8所示，基站A3和周围基站(基站B3、基站C3、基站D3、基站E3和基站F3)是临频关系，基站G3非基站A3的邻接基站。若实际测试中发现基站G3对雷达信号干扰很强，则可以将基站G3加入扩展邻接表，对基站G3也同样作雷达干扰避让，但不影响基站G3的其他功能。
本申请实施例中，可以修改基站TDD(Time Division Duplexing，时分双工)处理电路和程序，在基站内部构造支持部分天线发、部分天线收的方式。这种方式下，可以在一组天线发的同时，另一组接收天线也在同时接收。这样可以采用chirp等同时收发雷达信号，有利于信号累计接收。
第一基站通过第一天线在自包含子帧或S子帧中发送第一雷达信号，以及通过第二天线接收第二雷达信号，第二雷达信号为第一雷达信号的回波信号。其中，第一天线和第二天线为第一基站中的天线，第一天线和第二天线构成第一基站的天线。
图9示出了本申请实施例提供的雷达信号控制两路射频通路分别收发信号的示意图。参见图9，毎路射频通路的下行部分包括发送基带处理单元、DAC单元(例如上路射频通路的下行部分为第一DAC单元，下路射频通路的下行部分为第二DAC单元)、上变频和射频功放单元和环形器。射频通路的上行部分包括环形器、前置放大器和下变频单元、ADC单元(例如上路射频通路的下行部分为第一ADC单元，下路射频通路的下行部分为第二ADC单元)和接收基带处理单元。
下行数据发射过程为：数据经发射基带处理单元处理后，经DAC单元发送给上变频和射频功放单元放大后，经环行器到天线发射出去。上行信号接收过程为：天线接收信号经环形器前置放大器和下变频单元进行处理，之后经ADC单元处理后到达接收基带处理单元。
在通信周期中，通过通信控制信号单元控制射频开关，从而控制所有射频通路收发时序一致。在本申请实施例中，还增加了雷达控制信号，在雷达收发周期到达时，雷达控制信号单元产生雷达收发时序，雷达收发时序分为两路分别传输到上下两路射频通路。一路雷达收发时序经过反相器变为反相。当上面射频通路在雷达控制期间为连续波雷达信号发射时，下面射频通路则为接收状态。同样雷达控制信号也会分别触发基带处理部分时序，相应进入收或发处理状态。
图10示出了本申请实施例提供的物体定位方法的流程示意图。参见图10，上述物体定位方法可以包括步骤201至步骤207。
步骤201，第一基站在自包含子帧或S子帧中发送第四雷达信号。
步骤202，第二基站接收第五雷达信号，第五雷达信号为第四雷达信号经目标物体反射到第二基站的回波信号。
步骤203，第三基站接收第六雷达信号，第六雷达信号为第四雷达信号经目标物体反射到第三基站的回波信号。
步骤204，第二基站在自包含子帧或S子帧中发送第七雷达信号。
步骤205，第一基站接收第八雷达信号，第八雷达信号为第七雷达信号经目标物体反射到第一基站的回波信号。
步骤206，第三基站接收第九雷达信号，第九雷达信号为第七雷达信号经目标物体反射到第三基站的回波信号。
步骤207，根据发送和接收雷达信号的时间差以及各个基站的位置，确定目标物体的位置。
以下以室内微基站定位为例进行说明。由于室内微基站一般只有2-4根天线，无法做波束定位，所以只能通过一个基站发射，其他基站接收的方式通过多基站综合信号分析，多点联合定位物体位置，这部分可以借助多站址雷达的处理方法处理。
如图5所示，在第一基站发送雷达信号时，周围基站(基站A1基站B1基站C1和基站D1)同时接收该雷达信号的回波信号。下一时刻换为基站A1发送雷达信号，周围其他基站接收该雷达信号的回波信号。经过多次发送和接收雷达信号之后，对汇总处理数据(数据可以包括发送和接收雷达信号的时间差以及各个基站的位置)做综合分析，以定位目标物体的位置和移动速度等信息。
本实施例中，雷达信号可以采用连续波也可以采用脉冲信号，连续波可能更适合室内定位场景，因为连续波可以没有发送到接收切换造成的灯下黑效应。这种情况下，可以利用邻接表关系确定发送基站和接收基站。发送基站的邻接基站负责接收处理。
另外，也可以多基站融合计算定位。例如，根据多个基站发现目标物体的距离信息，结合各个基站的位置通过多基站距离差确定目标物体的准确位置。
对于室外基站雷达物体搜索场景，可以利用室外雷达的阵列天线，通过波束的方位角等信息计算目标物体的位置信息。这部分处理请参考普通相控阵脉冲雷达，在此不再赘述。
本申请实施例中，还可以引入多普勒信号处理等机制，对运动的目标物体进行更准确定位和去除环境噪声干扰。此为较成熟的传统技术，在此不再赘述。
以下对本申请实施例中雷达链路预算问题进行说明。
一、雷达作用距离
以sub-6G为例讨论，5G信号的室外基站覆盖范围，移动大约是424米，联通和电信大约为322米，原因是它们使用的频段不同，覆盖的距离也就不一样。室内基站覆盖面积一般小于20米，皮基站发射功率一般为250毫瓦*4，覆盖面积8米左右。400米直视链路衰减约-90db，则收发整个衰减为-180db。
假设室外基站的发射最大功率为53dbm，64阵元天线增益24，每子载波增益17.76。假设所有子载波都使用，接收天线增益24，则对雷达截面积为x的目标接收功率约为-79+px，px为雷达截面积x的反射系数，即反射功率与接收功率之比，单位为db。
对室内皮基站场景4天线*250毫瓦，发射最大为24dbm，天线增益6，覆盖半径8米衰减约-74，则接收功率为-112+px。上面是按照1个symbol的单脉冲算的，如果采用连续波，应该还有14*4倍，也就是17db增益，接收合成功率为-95+px dbm，勉强够用。所以对室内场景的网络规划需要考虑雷达的链路预算因素。
对于链路预算要求更高的场景，可以考虑脉冲压缩技术、多脉冲累积和连续波技术等增加增益。
二、干扰问题
如果不进行干扰避让，则对雷达最严重的干扰来自邻接基站的终端发送，假如两基站邻接处终端以满功率24dbm发送，则到基站的功率为24+24-90＝-42dbm，当基站为接收雷达信号将灵敏度调到最大时，射频基本会被饱和。
三、干扰避让区域大小问题
对雷达截面积为x的目标接收功率约为-79+px，则假设基站均匀分布，基站半径均为-90衰减，假如雷达要求信噪比14db，则到雷达基站的信号不能大于-79-14+px。终端发射为24dbm，则24dbm+衰减<-79-14+pm。衰减值不能小于-79-14-24+pm。可见需避让的邻接基站距离与所需检测的雷达截面积指标有关。
针对应用场景的不同，本申请实施例可以用于车辆、人体、飞行物(如无人机)定位等领域，应用前景广阔。例如，办公楼内部白天5G基站提供宽带通信服务，晚上业务不忙时兼职做雷达提供安保服务。又例如，低空人机很难大面积监控，地形等因素造成发现困难，当目标出现在关键区域时已经来不及阻挡，但5G网络已经做了全面覆盖，在5G网络中增加雷达服务RAAS(Radar As A Service)即可同时提供全空域低空雷达监控。
由于雷达信号处理要求运算量大，并需要历史数据回溯，对存储的压力也巨大，需要考虑雷达的软件架构适应5G组网。可以在边缘计算中引入雷达信号处理设备(例如RRU，Remote radio Unit，远程无线电设备)，将雷达发射信号和接收信号送到MEC(Mobile EdgeComputing，移动边缘计算)的雷达信号处理应用中进行综合处理，即RAAS。如图11所示，雷达前端处理作为一个应用在于在5G边缘计算平台MEP上，应尽量将雷达处理前提到CU(Central Unit，中央单元)甚至DU(Distributed Unit，分布式单元)的位置，主要做每个雷达信号的基带处理。在基带处理后的目标信号，汇集到雷达后端组网数据处理应用进一步融合分析。雷达后端组网数据处理可以与雷达处理前端应用放在一起，也可以放在中心云。
RU或DU送给雷达信号处理前端应用的数据包含：发射时间点；发射信号的波束空间特征；发射信号数据；接收信号数据等。雷达信号处理服务器应保存多次数据，进行前后数据相关对比，以去除干扰。从前端发给后端的数据，在信号处理后，发送给后端的数据包含：雷达信号的发射基站经纬度数据、接收基站经纬度数据、目标的特征数据等。图11中，UPF为User Plane Function，用户面功能。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
图12是本发明一实施例提供的基站的示意图。如图12所示，该实施例的基站500包括：处理器501、存储器502以及存储在所述存储器502中并可在所述处理器501上运行的计算机程序503，例如基于通信基站的雷达探测程序。所述处理器501执行所述计算机程序503时实现上述基于通信基站的雷达探测方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤104。或者，所述处理器501执行所述计算机程序503时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如雷达信号发射模块、切换模块、雷达信号接收模块和确定模块。
示例性的，所述计算机程序503可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器502中，并由所述处理器501执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序503在所述基站500中的执行过程。例如，所述计算机程序503可以被分割成雷达信号发射模块、切换模块、雷达信号接收模块和确定模块。
所述基站500可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述基站可包括，但不仅限于，处理器501、存储器502。本领域技术人员可以理解，图12仅仅是基站500的示例，并不构成对基站500的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述基站还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器501可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器502可以是基站500的内部存储单元，例如基站500的硬盘或内存。所述存储器502也可以是所述基站500的外部存储设备，例如所述基站500上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，所述存储器502还可以既包括所述基站500的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器502用于存储所述计算机程序以及所述基站所需的其他程序和数据。所述存储器502还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/基站和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/基站实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于通信基站的雷达探测方法，其特征在于，应用于第一基站，所述方法包括：
在自包含子帧或S子帧中发送第一雷达信号；
在发送所述第一雷达信号之后，由发送模式切换为接收模式，并接收第二雷达信号，所述第二雷达信号为所述第一雷达信号的回波信号；
基于所述第一雷达信号和所述第二雷达信号，确定目标物体的位置。
2.根据权利要求1所述的基于通信基站的雷达探测方法，其特征在于，所述在自包含子帧中发送第一雷达信号，包括：
在所述自包含子帧的DL段发送所述第一雷达信号；
所述在S子帧中发送第一雷达信号，包括：
在所述S子帧的下行通信DL段的最后一个时隙发送所述第一雷达信号，或在所述S子帧的GP中发送所述第一雷达信号。
3.根据权利要求1所述的基于通信基站的雷达探测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述自包含子帧的前一子帧或前一子帧的部分靠后的时隙，所述第一基站不发送信号也不接收信号。
4.根据权利要求1所述的基于通信基站的雷达探测方法，其特征在于，在所述S子帧的GP和/或上行通信时隙执行所述接收第二雷达信号，以及基于所述第一雷达信号和所述第二雷达信号，确定目标物体的位置；或
在所述S子帧的GP和上行通信时隙以及所述S子帧的下一子帧，执行所述接收第二雷达信号，以及基于所述第一雷达信号和所述第二雷达信号，确定目标物体的位置。
5.根据权利要求1所述的基于通信基站的雷达探测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一基站发送所述第一雷达信号和接收第二雷达信号时，与所述第一基站邻接的其他基站和目标终端基于预配置调度不发送信号只接收信号，所述目标终端为所述第一基站和所述其他基站所属的终端。
6.根据权利要求1所述的基于通信基站的雷达探测方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一基站发送所述第一雷达信号时，与所述第一基站邻接的其他基站和目标终端在目标时频块周围的子载波和时隙上不发送信号只接收信号，所述目标时频块为所述第一基站收发所述第一和第二雷达信号对应的时频块，所述目标终端为所述第一基站和所述其他基站所属的终端。
7.根据权利要求1所述的基于通信基站的雷达探测方法，其特征在于，所述方法还包括：
第二基站发送第三雷达信号，所述第二基站与所述第一基站之间的距离小于阈值且所述第二基站为所述第一基站的非邻接基站，所述第三雷达信号为与所述第一雷达信号相互正交的伪随机雷达信号序列或任何互相关性小的雷达信号，以减少远距离的干扰同时提供雷达的时频复用。
8.根据权利要求1所述的基于通信基站的雷达探测方法，其特征在于，所述第一基站通过第一天线在自包含子帧或S子帧中发送第一雷达信号，以及通过第二天线接收第二雷达信号，第二雷达信号为第一雷达信号的回波信号；其中，所述第一天线和所述第二天线为所述第一基站中的天线，所述第一天线和所述第二天线构成所述第一基站的天线。
9.一种物体定位方法，其特征在于，所述方法包括：
第一基站在自包含子帧或S子帧中发送第四雷达信号，第二基站接收第五雷达信号，第三基站接收第六雷达信号，所述第五雷达信号为所述第四雷达信号经目标物体反射到第二基站的回波信号，所述第六雷达信号为所述第四雷达信号经目标物体反射到第三基站的回波信号；
所述第二基站在自包含子帧或S子帧中发送第七雷达信号，所述第一基站接收第八雷达信号，所述第三基站接收第九雷达信号，所述第八雷达信号为所述第七雷达信号经目标物体反射到第一基站的回波信号，所述第九雷达信号为所述第七雷达信号经目标物体反射到第三基站的回波信号；
根据发送和接收雷达信号的时间差以及各个基站的位置，确定所述目标物体的位置。
10.一种基站，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至8中任一项所述基于通信基站的雷达探测方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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