面向扩展目标的集成感知与通信的克拉美-罗界分析与波束赋形设计
信息论
2024-06-05 v1 信号处理
math.IT
摘要
本文研究了一种集成感知与通信（ISAC）系统，其中多天线基站发射波束赋形信号，用于联合下行多用户通信和对扩展目标（ET）的雷达感知。通过将回波信号视为ET轮廓上有效元素的反射，推导了一组新颖的克拉美-罗界（CRB），用于ET的参数估计，包括中心距离、方向和朝向。然后将ISAC发射波束赋形设计表述为一个优化问题，旨在最小化与雷达感知相关的CRB，同时满足每个通信用户的最小信干噪比要求，以及针对ET的3dB波束覆盖约束。为了解决这个非凸问题，我们利用半定松弛（SDR），并针对非紧松弛情况提出了一种秩一解提取方案。为降低计算复杂度，我们进一步采用了一种高效的基于迫零（ZF）的波束赋形设计，其中感知任务在通信信道的零空间中进行。数值结果验证了所获得CRB的有效性，揭示了不同形状ET的CRB的多样特征。所提出的SDR波束赋形设计以更低的估计误差和CRB优于基准设计，而ZF波束赋形设计在轻微感知性能损失下大幅提高了计算效率。
引用
@article{arxiv.2406.01937,
title = {Cram\'er-Rao Bound Analysis and Beamforming Design for Integrated Sensing and Communication with Extended Targets},
author = {Yiqiu Wang and Meixia Tao and Shu Sun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.01937},
year = {2024}
}
备注
Submitted to IEEE Transactions on Wireless Communications. arXiv admin note: text overlap with arXiv:2312.10641