毫米波集成感知与通信的最优混合发射波束成形
信号处理
2025-03-18 v1
摘要
为集成感知与通信（ISAC）辅助的毫米波（mmWave）系统设计了一种混合波束成形器（HBF）。ISAC 基站（BS）依赖有限数量的射频（RF）链路，支持多个通信用户（CU），同时检测雷达目标（RT）。为最大化雷达目标的检测概率（PD），并在 CU 之间实现速率公平性，我们针对射频和基带（BB）发射预编码器（TPC）的优化构建了两个问题：PD 最大化（PD-max）和几何平均速率最大化（GMR-max），同时确保 RT 和 CU 的服务质量（QoS）。由于 PD 和 GMR 的不可处理表达式以及施加在 RF TPC 每个元素上的非凸单位模约束，两个问题均高度非凸。为解决这些问题，我们首先将不可处理的表达式转换为其可处理的对等形式，并提出功率高效的二分搜索和极大化-极小化交替算法分别用于 PD-max 和 GMR-max 问题。此外，两个算法分别通过逐次凸逼近（SCA）技术和基于惩罚的黎曼共轭梯度（PRCG）技术交替优化 BB TPC 和 RF TPC。具体而言，在 PRCG 方法中，我们首先将所有约束（单位模约束除外）作为惩罚项添加到目标函数中，随后采用 RCG 方法优化 RF TPC。最后，我们展示了仿真结果并与基准进行了比较，以证明所提出算法的有效性。
引用
@article{arxiv.2503.12129,
title = {Optimal Hybrid Transmit Beamforming for mm-Wave Integrated Sensing and Communication},
author = {Jitendra Singh and Banda Naveen and Suraj Srivastava and Aditya K. Jagannatham and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.12129},
year = {2025}
}