本文的CRLB推导结果来源于文章Cooperative Trajectory Planning and Resource Allocation for UAV-Enabled Integrated Sensing and Communication Systems,引用格式:
{Yu Pan, Ruoguang Li*, Xinyu Da, Hang Hu, Miao Zhang, Dong Zhai, Kanapathippillai Cuman, and Octavia A. Dobre, "Cooperative Trajectory Planning and Resource Allocation for UAV-Enabled Integrated Sensing and Communication Systems." IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol.73, no. 5, pp. 6502-6516, May 2024. doi: 10.1109/TVT.2023.3337106. }
首先简单介绍一下单个OFDM符号传输的原理:
假设原连续信号为N个载波下信号的叠加,每个载波传输的码元为,则该信号为:
在每个时刻抽样,则此时得到个离散的时间信号:
这意味着我们可以直接通过生成得到原连续信号的采样信号,这必然可以在一定条件下恢复出原信号。在解调端,为恢复传输码元,有
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接下来考虑如下场景,架无人机利用OFDM信号基于时延对目标进行测距,并通过多点法利用多架无人机的测距结果定位目标,第架无人机的发射信号为
(1)
该式表示第架无人机的发射的时域信号,在其每个符号间隔内采样次(与载波数相等),则第个符号间隔内的第个采样信号为:(忽略载波)
(OFDM调制中1个连续时间码元由个载波携带的码元生成,生成个采样点)
(2)
其中=1,…,。也就是说如果需要传输(这里的表示载波数,表示传输的符号数),就需要在串并转换后对每一列的个符号进行FFT变换,得到个离散时间采样值,同样的操作需进行次。
由发射信号我们可以得到第架无人机的回波信号为:
(3)
其中 (4)
对该接收信号进行下变频
(5)
对其取样,则第个符号间隔内的采样信号为(其中):
(6)
然后对采样得到的个时间序列进行FFT(OFDM解调),即
(7)
(忽略了的频偏)
由于每个无人机对自己的发射矩阵已知,所以可以写成
(8)
由此写出似然函数
(9)
常数项求导时可约去,即令
(10)
则
(11)
(12)
同理可得
(13)
(14)
因此由文献[Posterior_Cramer-Rao_bounds_for_discrete-time_nonlinear_filtering]有
(15)
(16)
(17)
(18)
(19)
此时有,将与的关系线性化,即
(20)
其中为Jacbian矩阵
(21)
则由求导链式法则可以得到,已知
(22)
则
(23)
即
(24)
其中,关于目标位置估计的CRLB矩阵为。
即:位置估计的克拉美罗下界为
(25)
再考虑多普勒频移的估计误差,同时又有
将与的关系线性化,即
(26)
其中为Jacbian矩阵
(27)
则由求导链式法则可以得到,已知
(28)
则
(29)
其中,关于目标速度估计的CRLB矩阵为。
即:速度估计的克拉美罗下界为
由此即得到多架无人机对目标进行测距后,所进行的目标位置估计和速度估计的克拉美罗界,针对该性能指标可以对通感一体化网络进行进一步优化。
标签:采样,OFDM,载波,CRLB,通感,信号,无人机 From: https://blog.csdn.net/panyu_kgd/article/details/141319656