基于离散时间CRLB的CF MIMO-ISAC联合定位与速度感知功率分配

本文研究了无蜂窝（CF）多输入多输出（MIMO）网络中的集成感知与通信（ISAC），其中每个接入点既可作为ISAC发射机，也可作为感知接收机。我们利用在确定性雷达截面积（RCS）假设下、任意功率分配比时基于离散时间信号的克拉美罗下界（CRLB），深入探讨了联合位置与速度估计的ISAC感知指标。随后，我们将CF MIMO-ISAC的功率分配优化问题考虑为在基于CRLB的感知约束和单发射机功率限制下最大化通信信干噪比（SINR）。为解决由此产生的非线性非凸问题，我们提出了一种基于罚函数和投影的修正共轭梯度算法，该算法采用非精确线搜索（PP-MCG-ILS），以及一种基于修正最速下降法的替代方法（PP-MSD-ILS）。我们证明了所提算法具有可扩展性，并能推广到涉及非线性不等式约束和仿射等式约束的广泛优化问题类别中。此外，我们将PP-MCG-ILS算法扩展到纯感知场景，为此开发了一种基于惩罚函数的归一化共轭梯度算法（P-NCG-ILS）以实现感知功率最小化。最后，我们分析了收敛行为，并定性比较了所提算法的计算复杂度。仿真结果证实了所推导CRLB的准确性，并证明了所提功率分配策略在增强感知和整体ISAC性能方面的有效性。