本发明涉及一种用于基于已接收信号的特性来感测一个或多个对象的系统。本发明还涉及一种基于已接收信号的特性来感测一个或多个对象的方法。本发明还涉及使得计算机系统能够执行此类方法的计算机程序产品。
背景技术：
1、联合通信和感测(jcas)被认为是重要的6g候选技术之一，其中相同的系统/网络被用于执行通信任务和感测任务两者。例如，基站可用作jcas节点，并且该基站可与常规移动终端(即ue(用户设备))进行通信，而同时用于感测/检测一个或多个对象，像如飞行的无人机。jcas节点发射无线电信号，该无线电信号由附近的对象反射，并且所反射信号由接收器接收并且可以进一步用于检测对象的位置、运动、形状和/或其他特性。jcas节点也可以是发射无线电信号的ue。
2、j.a.zhang等人在ieee communications surveys&tutorials，vol.24，no.1，pp.306-345，2022年第一季度中发表的论文“enabling joint communication and radarsensing in mobile networks—a survey(在移动网络中实现联合通信和雷达感测——调查)”中提供了对用于实现jcas的不同技术的调查。关于无线电信号的设计，一般而言存在以下选项：
3、1.专用感测信号用于感测目的,在时间、频率和/或空间域中与其他感测和/或通信信号复用。该选项的优点是：为了感测的目的而优化波形，这最终引起更高的感测性能。该选项的缺点是相对低的资源(时间、频率和功率)效率。
4、2.联合考虑了通信和感测的要求，相同的(新的)无线电信号(波形)被设计用于通信目的和感测目的两者。该选项的优点是相对高的资源效率，因为不需要专门用于专用感测信号的资源。该选项的缺点是通信和感测的性能受到损害，因为通信和感测的要求显著不同。
5、3.为了通信目的而设计的传统通信无线电信号(波形)额外用于感测目的。该选项的优点是：保证了通信性能；不需要为了感测的目的而设计新的波形。由于可以使用现有的通信系统(诸如5g和wi-fi)，所以可以使用现有的硬件/装置(可能有软件更新)。该选项的缺点是相对低的感测性能，因为通信信号不是为了感测目的而设计/优化的。在该选项中，公共参考信号和/或具有通信有效负载的信号可用于感测的目的。
6、虽然选项2和3的优点在于它们由于不需要为专用感测信号保留资源而实现了相对高的资源效率，但是，这两个选项的传统实现的缺点在于感测性能在相对高的程度上受到损害。
技术实现思路
1、本发明的第一个目标是提供一种系统，该系统能够基于已接收信号的特性来感测一个或多个对象，同时实现高感测性能。
2、本发明的第二个目标是提供一种方法，该方法可用于基于已接收信号的特性来感测一个或多个对象，同时实现高感测性能。
3、在本发明的第一方面，一种用于基于已接收信号的特性来感测一个或多个对象的系统包括至少一个接收器、至少一个传送器、以及至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成：获得用于感测所述一个或多个对象的感测要求；基于所述感测要求，调度用于向特定的另外的系统传送无线通信信号的频率和时间资源和/或确定用于向特定的另外的系统传送无线通信信号的波束的波束特性，所述无线通信信号包括通信有效负载数据；经由所述至少一个传送器在所调度的频率和时间资源上和/或经由具有所确定的波束特性的所述波束向所述另外的系统传送所述无线通信信号；在传送所述无线通信信号时，经由所述至少一个接收器获得已接收信号，所述已接收信号包括所传送的无线通信信号的已接收版本，所述已接收信号反映所述一个或多个对象对所传送的无线通信信号的影响；以及基于所述已接收信号的所述特性，确定或使得能够确定所述一个或多个对象中每一个对象的一个或多个物理性质。
4、通过基于感测要求来调度用于传送无线通信信号的频率和时间资源和/或确定用于传送无线通信信号的波束的波束特性，可以实现更高的感测性能。通过以不同于传统方式的方式来调度传送和/或确定波束特性，可以实现该更高的感测性能，而对通信性能没有影响或具有相对小的影响。使用包括通信有效负载数据的无线通信信号的原因是，蜂窝网络中的大多数无线通信信号是数据有效负载，并且因此，这对感测性能有很大好处。
5、感测要求可以例如指定以下项中的一项或多项：一个或多个目标区域、一个或多个目标方向、一个或多个目标对象、目标对象速度、目标对象尺寸和感测精度。例如，感测精度可包括目标范围分辨率。该传送可以使用已经设计用于通信和感测两者的波形，或者尚未设计用于感测而是仅用于通信的波形。后者具有以下优点：可以继续使用现有的通信技术，例如lte和/或5g。
6、例如，该系统可以是基站，并且所述特定的另外的系统可以是ue，或者反之亦然。该系统可包括一个节点或多个节点。例如，节点可以是ue或基站。已接收信号可以由与传送无线通信信号的节点不同的节点接收。一个或多个对象的物理性质例如可包括形状、运动、速度、距离、取向、俯仰角和偏航角中的一个或多个。波束特性例如可包括波束宽度、波束方向和/或传送功率。可以在确定波束特性前、确定波束特性后或确定波束特性的同时执行调度。
7、感测要求可指定目标对象速度，并且至少一个处理器可配置成基于目标对象速度来确定频率和时间资源的周期性。通常，较短的周期性使得可能更精确地检测具有较高速度的对象。可基于需要检测的最大对象速度来计算频率和时间资源的合适周期性。
8、感测要求可指定目标对象尺寸，并且至少一个处理器可配置成基于目标对象尺寸来确定频率和时间资源的工作频率。对象的雷达截面(radar cross section)作为对象尺寸相对于感测信号波长的函数而变化。通过确定适合于需要检测的对象尺寸的工作频率，可以提高对象的可检测性。例如，用于检测人类的工作频率以及用于检测飞机的工作频率可以是不同的。如果目标对象不是球形的，那么可附加考虑目标方位角。
9、所述至少一个处理器可配置成进一步基于通信要求来调度所述频率和时间资源和/或确定所述波束特性。这可用于确保继续满足通信要求，并且通信性能不会牺牲太多。可以确定波束特性，使得波束未针对通信而优化，而是通信有效负载由具有足够通信性能的另外的系统来接收并且还覆盖目标对象或目标区域(或目标区域的一部分)的位置，或者还覆盖目标方向(或目标方向的一部分)。
10、所述至少一个处理器可配置成基于所述通信要求和所述感测要求从多个候选波束中选择候选波束，并通过选择所选候选波束的波束特性来确定所述波束中的一个波束的所述波束特性。可以基于来自另外的系统的pmi反馈来确定多个候选波束。该系统的至少一个处理器可配置成在候选波束之中选择波束，利用该波束可在通信性能和感测性能之间进行良好的折衷。
11、所述至少一个处理器可配置成基于所述感测要求来确定所述波束中每个波束的波束宽度。通过使用比传统上使用的波束更宽的波束，波束可以覆盖另外的系统的左侧或右侧和/或上方或下方的目标对象、目标方向或目标区域。
12、所述至少一个处理器可配置成基于所述感测要求来确定所述波束中每个波束的波束方向。通过使用与传统上使用的波束方向不同的波束方向，波束可以覆盖另外的系统的左侧或右侧和/或上方或下方的目标对象、目标方向或目标区域。
13、所述至少一个处理器可配置成基于所述感测要求来确定所述波束中每个波束的传送功率。通过使用比传统上使用的传送功率更大的传送功率，可以扩展波束的范围。传送功率正常还取决于基站处的可用资源(例如，功率预算)。
14、所述至少一个处理器可配置成基于通信要求来确定所述波束中至少一个波束的第一波瓣，以及基于所述感测要求来确定所述波束中所述至少一个波束的第二波瓣。这可以帮助高效地使用传送功率。例如，第一波瓣可以是主波瓣，并且第二波瓣可以是旁波瓣，或者反之亦然。备选地，例如，第一和第二波瓣可以是等同的波瓣。
15、所述至少一个处理器可配置成基于所述感测要求来联合确定所述波束中至少两个波束的波束特性。例如，可以确定第一波束的波束特性和第二波束的波束特性，使得第一波束覆盖目标区域的第一部分，并且第二波束覆盖目标区域的第二部分。
16、所述至少一个处理器可配置成基于所述感测要求来联合确定所述波束中至少一个波束的每波束的多个波束特性。这可以用于增加感测性能。
17、所述至少一个处理器可配置成基于所述感测要求来选择频率带宽和/或取决于所述感测要求来选择连续频率资源或不连续频率资源。通过增加频率带宽和/或频谱跨度(通过使用不连续频率资源)，可以改善感测性能。
18、所述感测要求可指定目标范围分辨率，并且所述至少一个处理器可配置成：如果所述目标范围分辨率不超过阈值，则选择第一频率带宽和/或连续频率资源，并且如果所述目标范围分辨率超过所述阈值，则选择第二频率带宽和/或不连续频率资源，所述第一频率带宽小于所述第二频率带宽，并且与所述不连续频率资源相比，所述连续频率资源占用更小的频谱跨度。
19、所述至少一个处理器可配置成获得指示小区负载的信息，并且进一步基于小区负载来调度频率和时间资源和/或确定波束特性。例如，小区负载可包括通信负载和/或感测负载。例如，该信息可以通过分开指示通信负载、感测负载和总小区负载中的至少两个来指示小区负载。通信负载越低，出于感测目的而调整无线通信信号的机会就可能越低，并且出于感测目的而调整无线通信信号而不是传送专用感测信号的需要就越低。
20、在第一示例中，如果通信负载没有超过阈值，则不基于感测要求来调度频率和时间资源，或者在比小区负载处于调整无线通信信号的最佳范围时更低的程度上基于感测要求来调度频率和时间资源。在该第一示例和/或第二示例中，如果通信负载没有超过所述阈值/某阈值，则波束特性不是基于感测要求来确定，或者是在比小区负载处于调整无线通信信号的最佳范围时更低的程度上基于感测要求来确定。
21、此外，从通信角度来看，调整无线通信信号可能实际上使它们变得更差(使通信质量降级)，并因此导致通信负载的增加，例如，如果总小区负载(例如，通信负载和感测负载之和)已经非常高，则这是不期望的。
22、在第三示例中，如果小区负载超过另外的阈值，例如，如果总小区负载非常高，则不基于感测要求来调度频率和时间资源，或者在比小区负载处于调整无线通信信号的最佳范围时更低的程度上基于感测要求来调度频率和时间资源。在该第三示例和/或第四示例中，如果小区负载超过所述阈值/另外的阈值，则波束特性不是基于感测要求来确定的，或者在比小区负载处于调整无线通信信号的最佳范围时更低的程度上基于感测要求来确定。如果所述阈值和所述另外的阈值两者都被使用，则所述另外的阈值高于所述阈值。
23、如果基于感测要求在较低的程度上调度频率和时间资源，则出于感测目的，无线通信信号被不太显著地调整，并且保持更接近于从通信角度来看的最佳值。如果基于感测要求在较低的程度上确定波束特性，则出于感测目的，无线通信信号被不太显著地调整，并且保持更接近于从通信角度来看的最佳值。
24、所述至少一个处理器可配置成：经由所述至少一个传送器传送另外的无线信号，所述另外的无线信号包括专用感测信号；在传送所述另外的无线信号时，经由所述至少一个接收器获得另外的已接收信号，所述另外的已接收信号包括所传送的另外的无线信号的已接收版本，所述另外的已接收信号反映所述一个或多个对象对所传送的另外的无线信号的影响；以及进一步基于所述另外的已接收信号的特性，确定或使得能够确定所述一个或多个对象中每一个对象的所述一个或多个物理性质。这甚至还可用于在不影响通信性能的情况下增加感测性能，特别是在低通信业务负载的情况下。
25、所述至少一个处理器可配置成在时间-频率资源中传送所述另外的无线信号，所述时间-频率资源例如是尚未调度向特定的另外的系统或向其他系统传送无线通信信号的时段。然而，不要求专用感测信号使用空闲的时间-频率资源，而是也可以以空间复用的方式重用时间-频率资源，例如，当通信信号在一个方向上被波束成形时，可能潜在地使用相同的时间-频率资源在不同的方向上传送专用感测信号。因而此类同时的相同资源传送的确需要共享传送功率。因此，特别是会降低现有通信信号的传送功率。
26、所述至少一个处理器可配置成获得指示小区负载的信息以及取决于所述小区负载来传送所述另外的无线信号。例如，小区负载可包括通信负载和/或感测负载。在示例中，如果通信负载超过阈值，则不传送另外的无线信号。通信负载越高，出于感测目的而调整无线通信信号而不是传送专用感测信号的需要就越高(并且出于感测目的而调整无线通信信号的机会就越高)。
27、在本发明的第二方面，一种用于确定一个或多个对象中每一个对象的一个或多个物理性质的数据处理系统包括至少一个处理器，所述至少一个处理器配置成：从如上所述的系统接收感测数据，所述感测数据包括由所述系统获得的所述已接收信号的特性；以及基于所述已接收信号的所述特性来确定所述一个或多个对象中每一个对象的所述一个或多个物理性质。
28、在本发明的第三方面，电信网络包括所述系统和所述数据处理系统。
29、在本发明的第四方面中，一种基于已接收信号的特性来感测一个或多个对象的方法包括：获得用于感测所述一个或多个对象的感测要求；基于所述感测要求，调度用于向特定的另外的系统传送无线通信信号的频率和时间资源和/或确定用于向特定的另外的系统传送无线通信信号的波束的波束特性，所述无线通信信号包括通信有效负载数据；在所调度的频率和时间资源上和/或经由具有所确定的波束特性的所述波束向所述另外的系统传送所述无线通信信号。在传送所述无线通信信号时，所述方法还包括：获得已接收信号，所述已接收信号包括所传送的无线通信信号的已接收版本，所述已接收信号反映所述一个或多个对象对由所述一个或多个对象影响的所传送的无线通信信号的影响；以及基于所述已接收信号的所述特性，确定或使得能够确定所述一个或多个对象中每一个对象的一个或多个物理性质。所述方法可由可编程装置上运行的软件来执行。可以作为计算机程序产品来提供该软件。
30、此外，提供了用于执行本文描述的方法的计算机程序以及存储该计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质。例如，可以由现有装置下载计算机程序或将计算机程序上传到现有装置，或者在制造这些系统时存储计算机程序。
31、一种非暂时性计算机可读存储介质存储至少第一软件代码部分，该第一软件代码部分在由计算机执行或处理时配置成执行用于基于已接收信号的特性来感测一个或多个对象的可执行操作。
32、可执行操作包括：获得用于感测所述一个或多个对象的感测要求；基于所述感测要求，调度用于向特定的另外的系统传送无线通信信号的频率和时间资源和/或确定用于向特定的另外的系统传送无线通信信号的波束的波束特性，所述无线通信信号包括通信有效负载数据；在所调度的频率和时间资源上和/或经由具有所确定的波束特性的所述波束向所述另外的系统传送所述无线通信信号；在传送所述无线通信信号时，获得已接收信号，所述已接收信号包括所传送的无线通信信号的已接收版本，所述已接收信号反映所述一个或多个对象对由所述一个或多个对象影响的所传送的无线通信信号的影响；以及基于所述已接收信号的所述特性来确定或使得能够确定所述一个或多个对象中每一个对象的一个或多个物理性质。
33、如本领域技术人员将领会的，本发明的各方面可以体现为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)的形式或组合软件和硬件方面的实施例，这些方面在本文中通常都可被称为“电路”、“模块”或“系统”。本公开中描述的功能可被实现为由计算机的处理器/微处理器执行的算法。此外，本发明的各方面可采取体现在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述一个或多个计算机可读介质上体现(例如存储有)计算机可读程序代码。
34、可利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备或装置，或者前述的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体示例可包括但不限于：具有一条或多条导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom)、光存储装置、磁存储装置、或前述的任何合适组合。在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含或存储由指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用的程序的任何有形介质。
35、计算机可读信号介质可包括在其中体现有计算机可读程序代码的传播数据信号，例如，在基带中或作为载波的一部分。此类传播信号可采取多种形式中的任一种，包括但不限于电磁、光或其任何合适组合。计算机可读信号介质可以是并非计算机可读存储介质并且可以传递、传播或传输由指令执行系统、设备或装置使用或与其结合使用的程序的任何计算机可读介质。
36、体现在计算机可读介质上的程序代码可以使用任何适当的介质来传送，包括但不限于无线、有线、光纤、线缆、rf等或前述的任何合适组合。用于执行本发明各方面的操作的计算机程序代码可以用一种或多种编程语言的任意组合来编写，包括：面向对象的编程语言，诸如java(tm)、smalltalk、c++等；以及传统的过程编程语言，诸如“c”编程语言或类似的编程语言。程序代码可完全在用户的计算机上执行、部分在用户计算机上执行、作为独立的软件包、部分在用户的计算机上执行且部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种场景下，远程计算机可通过任何类型的网络连接到用户的计算机，包括局域网(lan)或广域网(wan)，或者可以进行到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)的连接。
37、下面参考根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本发明的各方面。将会理解，流程图和/或框图中的每个框以及流程图和/或框图中的框的组合可以由计算机程序指令来实现。可将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理设备的处理器(特别是微处理器或中央处理单元(cpu))以产生机器，使得经由计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的部件。
38、这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，该计算机可读介质可以引导计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的指令的制品。
39、计算机程序指令还可以被加载到计算机、其他可编程数据处理设备或其他装置上，以致使一系列操作步骤在计算机、其他可编程设备或其他装置上执行，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图的一个或多个框中指定的功能/动作的过程。
40、附图中的流程图和框图示出了根据本发明各种实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能性和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以代表代码部分、段或模块，其包括用于实现所指定的(一个或多个)逻辑功能的一个或多个可执行指令。
41、还应当注意，在一些备选实现中，框中标注的功能可以不按照图中标注的顺序出现。例如，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能性。还将注意，框图和/或流程图中的每个框以及框图和/或流程图中的框的组合可以由执行所指定功能或动作的、基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。