短包毫米波通信感知一体化中的帕累托最优混合波束成形
信号处理
2024-06-05 v1
摘要
本文针对短包(SP)毫米波通信感知一体化(ISAC)中的雷达波束成形误差(RBE)最小化与和速率最大化问题,设计了帕累托最优解。我们的最终目标是为6G应用实现超可靠低延迟通信和实时传感能力。ISAC基站(BS)在下行链路(DL)中发送短包,以服务多个通信用户并探测多个雷达目标。我们通过联合优化射频(RF)和基带(BB)发射预编码器(TPC)以及块长度,研究了传感能力与通信能力之间的性能折中。该优化问题将通信用户的最小速率需求、雷达目标可容忍的最大雷达波束成形误差、射频TPC的单位模(UM)元素以及有限发射功率作为短包传输的约束条件。由于短包体制下棘手的速率表达式与非凸速率及UM约束相耦合,所得问题具有高度非凸性。为解决这一问题,我们提出了一种创新的双层二分搜索(TLBS)算法,其中内层优化射频和基带TPC,外层优化块长度。此外,内层优化射频TPC时采用了一对新颖的方法,即基于二分搜索的极大化极小化器(BMM)和基于精确惩罚的流形优化(EPMO)。随后,分别通过二阶锥规划(SOCP)和混合整数规划方法推导出基带TPC和块长度。最后,详尽的仿真结果揭示了各种设置下系统参数对短包毫米波ISAC系统RBE-速率区域的影响,并证明了相较于基准方案具有显著提升的性能。
引用
@article{arxiv.2406.01945,
title = {Pareto Optimal Hybrid Beamforming for Short-Packet Millimeter-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:2406.01945},
year = {2024}
}
备注
15 pages, 13 figures