双站 ISAC 中 CRB-Rate 的权衡：高斯信息与确定性探测信号

本文研究了由多天线基站（BS）、多天线探测接收机、单天线通信用户（CU）以及待探测目标构成的双站集成感知与通信（ISAC）系统。具体而言，基站传输由高斯信息与确定性探测信号的叠加信号。基站旨在向 CU 递送信息符号，而探测接收机旨在通过处理回波信号估计目标相对于探测接收机的到达方向（DoA）。对于探测接收机，我们假设只有确定性探测信号的序列以及信息信号的协方差矩阵已知，而具体的信号实现不可得。在此设置下，我们首先推导 DoA 估计的相应 Cramér-Rao 下界（CRB），并提出实用估计器以准确估计目标的 DoA。随后，我们将传输波束设计形式化为一个优化问题，旨在最小化 CRB，受制于 CU 处的最低信噪比（SINR）要求以及基站处的最大传输功率约束。当基站仅使用高斯信息信号时， resulting beamforming optimization problem 为凸问题，可推导出最优解。相比之下，当同时传输高斯信息与确定性探测信号时， resulting problem 为非凸问题，可通过 successive convex approximation（SCA）来获取局部最优解。最后，数值结果表明，使用仅高斯信息信号会导致目标感知性能显著下降，而提出的传输波束设计在 various benchmark schemes 与之比较后实现了优越的 ISAC 性能边界。