基于互信息的 ISAC 导频设计
信号处理
2025-02-26 v2
摘要
下文提出一种专用于执行多用户通信与目标检测的一体化感知与通信(ISAC)系统的新型正交导频设计。在基于互信息(MI)仔细刻画感知与通信度量后，我们提出一个专为导频设计定制的多目标优化问题(MOOP)，致力于同时最大化感知与通信 MI。此外，该 MOOP 被进一步简化成表征感知与通信性能间权衡的单目标优化问题。由于优化问题的非凸性质，我们提出在 Stiefel 流形上通过投影梯度下降法求解。推导了闭式梯度表达式，使投影梯度下降算法得以执行。进一步，我们证明了收敛到固定的正交导频矩阵。最后，我们展示了所提导频设计的能力与优越性，并证实了感知 MI 与通信 MI 间的相关权衡。特别地，报告了通信方面显著的信噪比(SNR)增益，同时将相同导频复用于目标检测，在固定虚警概率下检测概率获得显著增益。通过仿真还报告了其他有趣发现，例如信息重叠现象，借此可充分发掘富有成效的 ISAC 一体化。
引用
@article{arxiv.2306.13003,
title = {Mutual Information Based Pilot Design for ISAC},
author = {Ahmad Bazzi and Marwa Chafii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.13003},
year = {2025}
}