面向6G的高分辨率无线信道频域仿真方法及定位技术研究

李元杰 董 超 牛 凯

(北京邮电大学 北京 100876)

1 引言

随着无线通信系统的逐步发展，定位技术在其中扮演着越来越重要的角色。在6G愿景中，定位服务将与通信、计算、控制和感知等功能进行更深度的融合，构成多功能、高聚合度、高效率的网络[1]。文献[2]也提出了增强的定位服务嵌入超密度移动网络中的架构，以提供更好的网络服务。并且定位的精度要求也从5G时代的2维空间10 cm提升到3维空间1 cm[3]。6G系统的设计特性为高分辨率定位的实现创造了条件，也对一些现有技术提出了挑战。

首先，定位系统需要适应6G的信道特点。因为定位系统当中重要的一环是对信道中蕴含的到达时间(Time Of Arrival,TOA)和到达角(Angle Of Arrival, AOA)等传播参数的估计(并且TOA估计也是AOA估计的基础环节)。6G网络在THz频段以下的最大带宽约为1 GHz，典型带宽为300～800 MHz[4]，这意味着信号在空间中的厘米级传播将导致在信道模型中出现小数时延。要设计和测试高分辨率定位系统，必须先在信道仿真实现中体现高分辨率的时延，以准确还原实际场景的传播环境对定位信号和算法产生的影响。

经典的高分辨率信道仿真实现方案是时域过采样方法[5]。只要过采样阶数充分大，就可以对信道当中的小数采样时延参数进行精确仿真。但是过采样方法的弊端在于其复杂度随着过采样阶数的增加而指数增加，并且在实现过程中滤波器的因果性要通过截断窗函数来近似保证。另一种实现方案是多速率有限冲激响应(Finite Impulse Response,FIR)滤波器组[6]。与过采样方法不同，该方法通过线性插值或多相结构滤波器组来实现与过采样方法相同的效果，并且复杂度更低。……