FR3 OFDM多静态ISAC几何感知多链路融合与CRLB引导设计

《IEEE Communications Magazine》：FR3 OFDM Multistatic ISAC Geometry-Aware Multi-Link Fusion and CRLB-Guided Design

　　

摘要：

本文提出了一种基于几何特性的多链路融合框架，用于城市频段3（FR3）正交频分复用（OFDM）信道中的多静态集成感知与通信（ISAC）应用，该框架符合国际移动通信-2030（IMT-2030）的感知用例要求。对于每个发射机-接收机链路，从正交新无线电（NR）导频资源估计出的信道频率响应被转换为4维的延迟-多普勒-方位-高度立方体。目标通过小区平均恒虚警率（CA-CFAR）处理进行检测，随后通过角度域峰值细化进行精确定位，再通过基于密度的空间聚类算法（DBSCAN）将结果反投影到三维空间中，并在各链路间进行融合以获得对象级别的估计值。通过最小二乘法反演多链路多普勒测量数据，可以恢复目标的三维速度信息。为了指导部署，我们推导出了Fisher信息/Cramer–Rao下界（CRLB）表达式，这些表达式揭示了与几何形状相关的可观测性限制，并为感兴趣区域的链路选择提供了依据。实际传播过程通过结合3GPP TR 38.901规范和NVIDIA Sionna光线追踪技术进行建模，其中考虑了确定性反射、杂波以及目标相关的雷达截面特性。仿真结果显示：对于最多五个同时存在的目标，检测概率约为94%，虚警率约为5%；各轴方向的中位误差在位置上约为4-5米，在速度上约为1米/秒。