啁啾延迟多普勒域调制：自主车辆集成感知与通信的新范式

《IEEE Network》：Chirp Delay-Doppler Domain Modulation: A New Paradigm of Integrated Sensing and Communication for Autonomous Vehicles

自主驾驶中毫米波雷达通过专用Chirp信号实现感知与通信的协同，提出Chirp-DMA方案使多对雷达设备互不干扰，并设计基于TDM和DDM的调制方案分别适应高通信率和低信噪比场景，仿真验证有效性和挑战明确。

　　

摘要：

自动驾驶正在重塑人类的出行方式，毫米波（mmWave）雷达在这一转型中发挥着关键作用，实现了车与万物（V2X）之间的通信。尽管啁啾信号因其强大的感知能力而在毫米波雷达系统中得到广泛应用，但现有系统中缺乏集成通信功能可能会限制自动驾驶技术的进一步发展。针对这一问题，我们首先设计了专门用于环境感知的啁啾信号，以便识别空闲的时频资源。基于这些专用啁啾信号，我们提出了一种啁啾分割多址（Chirp-DMA）方案，使得多对毫米波雷达收发器能够在不产生干扰的情况下同时进行感知和通信（ISAC）。随后，我们提出了两种基于啁啾信号的延迟多普勒域调制方案，使每对毫米波雷达收发器能够在各自的时频资源块内同时进行感知和通信。这两种调制方案分别基于不同的多输入多输出（MIMO）雷达技术：基于时分复用（TDM）的方案具有更高的通信速率，而基于多普勒分复用（DDM）的方案则适用于信噪比较低的环境。通过仿真验证了所提出的基于DDM的方案的有效性。最后，我们指出了为推动V2X中的ISAC技术发展、实现更先进的自动驾驶所需解决的一些挑战和问题。本文提供了用于重现仿真结果的仿真代码：https://github.com/LiZhuoRan0

基于啁啾信号的集成感知与通信概述

长期以来，啁啾波形在雷达系统中得到了广泛应用。啁啾信号易于生成，具有恒定的模值，并且便于接收端进行处理。因此，由于其实现简单且硬件成本较低，啁啾信号备受青睐[1]。近年来，基于啁啾信号的毫米波（mmWave）雷达在自动驾驶应用中展现了出色的感知性能。与激光成像、检测和测距（LiDAR）以及摄像头一起，毫米波雷达成为自动驾驶的三大核心传感器之一。基于啁啾信号的毫米波雷达系统能够克服LiDAR和视觉系统在恶劣天气条件下的局限性，并提供更优的速度估计能力[2]。基于啁啾信号的自动驾驶车辆的感知结果可以为车辆编队提供环境信息，同时实现安全、无缝的车与万物（V2X）通信。