无线感知会议系列【5】 无线感知边界-1

news2024/11/17 12:00:24

前言:

         无线感知边界是整个ISAC 里面一个研究的难点和重点。

本篇主要来源于2022 《WiFi感知边界研究-Ubicomp2022论文分享》

   感知的相关论文组会

   2016年无线感知研究主要是国内高校主导,各种无线感知论坛

   2021年无线感知 VIVO,OPPO ,华为,国内高校 等发起了ISAC 会议,主要侧重技术落地,3GPP标准研究,Demon 演示,黄大年茶思屋有过相关的topic 

  CNCC 会议


目录:

  1.   无线感知的应用场景
  2.  简介
  3.  信号评估标准
  4.  感知边界
  5.  2023 CNCC 上张大庆老师和华为的对答


一  无线感知的应用场景

     无线感知具有非侵入,低成本等优点。广泛用于智慧医疗,智能感知。

主要应用场景分为两大类:

   大尺度: 步态识别,轨迹追踪等

   小尺度: 呼吸感知,手势识别等

我们在得到CSI 信息后,进行推理的时候,所用的CSI 分为三种:

   1: 只需要CSI 幅度信息

   2: 只需要CSI 相位信息

   3: CSI 幅度加相位

利用感知到的特征,可以 快速的唤醒电脑,调节终端功耗,提高安全性。

1.2 现有问题

        当部署模型后,不知道该模型在哪些位置,鲁棒性特别好,哪些位置鲁棒性差。

如果得知该信号,可以动态的选择收发设备。

   


二  简介

    2.1  讨论问题

  1.    如何刻画WiFi 感知的信号质量(How to quantify the SNR-to-nosie ratio)
  2.    当收发设备距离给定的时候,如何定义感知边界(How to define the sensing coverageboundary when the transceivers and distance of transceviers are given?)
  3.    随着LOS变化,感知范围的形状是什么样的.(what is the shape of the sensing coverage at different Los distance)
  4. 是否是收发设备距离越大,感知范围越大(Doese the sensing coverage area increases withthe distance of transceiver?)

   2.2  原理简介

        

       感知的信号主要包括三个部分:

     1:   H_s(f,t): 静态信号,通过直射或者不动物体的反射到达接收方

      2: H_d(f,t): 反射信号: 注意这又衍射出一个研究方向, 当

感知物体处于直接路径上,其信号传播的数学模型是什么?

      3:  H_n(f,t) : 噪声信号

      当物体运动起来,其叠加后的信号 振幅会对应一段余弦函数。 目标是把由人运动引起的信号特征提取出来。当人距离收发设备多远的时候,该信号特征可以被提取出来。

   


三  信号评估标准

     ISAC 里面,CSI 既可以作为通讯也可以作为感知。

     1:当作通讯用途时候,CSI信号评估标准 SNR

    

     信噪比: 静态信号+反射信号 除以  噪声引号。

   2: 当作感知用途时候, CSI信号评估标准 SSNR

   感知信噪比: 反射信号幅度 除以 静态路径信号+噪声信号

  3  电磁波传播

   我们根据自由空间电磁波传播的特性,得到SSNR 跟 收发距离存在如上的数学映射关系。

当反射面积给定后以及收发距离给定的场景下面,当SNNR 取最小值就是感知边界

卡西尼卵形线

定义:到两个定点(叫做焦点)的距离之积为常数的点的轨迹称为卡西尼卵形线.

可以通过该工具:  卡西尼卵形线 – GeoGebra

里面的m 对应为下面公式\frac{r_d^2}{SSNR_{min}}

4  自由空间损耗模型——弗里斯传输公式

自由空间是指在无线通信领域,信号在开放空旷环境中传播的一种理想模型。在这种情况下,电磁波可以看作是在没有任何障碍物干扰的情况下直线传播,假设存在单一路径且无损耗。影响自由空间传播的因素主要有两个:距离和频率

  所以该论文的限制: 自由空间


四  感知边界

  感知边界随着LOS 边界,先从一个小的卵形,变成一个大的卵形,

再变成两个小的卵形, 这个理论的研究价值,是探索当感知对象给定后,

研究如何设备布局。

GeoGebra - Dynamic Mathematics

 2 对感知范围积分

    感知范围随着LOS 先变大再降低,当LOS 3米的时候是极限

   4  理论意义

      要得到大的感知范围,LOS 调节为3m

      

      如果房间存在多人, 如果只想感知, 则可以选择LOS 特别小,或者特别大,调节收发位置距离

   


五   CNCC 2023 无线感知报告

《北大张大庆 提问 清华吴陈沭,直击灵魂的深度学术探讨》


张大庆提问题一:如何定义跌倒,速度加速度是一个问题
华为回答问题一:
    无法从数学角度定义,一般设置一个阈值。
    来判断严重,意外的跌倒。 

张大庆提问题二: presence  boundary 边界
华为回答问题二

      感知的边界到底在哪里, 包括LOS 非 LOS 两种场景。

      欧美很多都是LOS 场景。

      现有的方案:通过mobius 变换消除相位幅度噪声,天线共轭天线相乘消除相位噪声

,也通过校准数据(有点像 汤站勇论文提到的),设备位置摆放,提高感知的边界。


自由空间损耗模型——弗里斯传输公式-CSDN博客

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