面向启用动态TDD的细胞无MIMO系统的联合感知与双向通信

本文研究了采用动态时分双工（DTDD）细胞无（CF）大规模多输入多输出（mMIMO）系统的集成感知与通信（ISAC）。DTDD使CF mMIMO系统能够使用空间分离的半双工（HD）接入点（AP）同时服务上行（UL）和下行（DL）用户，采用相同的时频资源。进一步地，为促进ISAC，UL AP被用于UL数据和目标回波接收，而DL AP联合发射加压制的DL数据流和目标信号。在此背景下，我们提出了针对目标检测的集中式和分布式广义似然比检验（GLRT），将UL用户信号视为感知干扰。随后，我们量化了分布式与集中式GLRT之间的最优性和复杂度权衡，并用贝叶斯Cramér-Rao下界对相应估计量进行基准测试。接着，我们提出统一框架，用于联合UL用户数据检测和目标雷达截面（RCS）估计。对于通信，我们推导了考虑交叉链路和雷达干扰的UL数据处理的最优组合器。对于DL，我们采用正则化零强度消除用户，并为目标提出两种前沿预算器：一种“以用户为中心”，可消除目标信号对DL用户的干扰，另一种“以目标为中心”，基于目标与AP之间复合信道的主特征向量。最后，数值研究证实了我们的理论发现，表明“GLRT对跨AP干扰具有鲁棒性，DTDD使传统基于TDD的CF-mMIMO ISAC系统的90%可信总UL-DL容量（SE）提升至两倍”，同时仅使用HD硬件。