IRS 辅助 ISAC 系统的鲁棒联合主动-被动波束成形设计
信号处理
2023-09-06 v1
摘要
集成感知与通信（ISAC）的思想为未来无线网络中频谱拥塞问题提供了一种有前景的解决方案。本文研究了智能反射面（IRS）与 ISAC 系统的融合，以提升雷达与通信服务的性能。具体而言，研究了一种 IRS 辅助的 ISAC 系统，其中多天线基站（BS）执行多目标检测与多用户通信。提出了一种低复杂度且高效的 BS 端发射波束成形与 IRS 端反射波束成形的联合优化方法。该方法通过联合优化 BS 波束成形器与 IRS 反射系数，以最小化发射信号协方差矩阵与期望雷达波束方向图之间的 Frobenius 距离。此优化旨在满足通信用户的信干噪比（SINR）约束、BS 总发射功率限制以及 IRS 反射系数的单位模约束。为求解由此产生的复杂非凸优化问题，提出了一种结合分式规划（FP）、半定规划（SDP）与二阶锥规划（SOCP）方法的高效交替优化（AO）算法。此外，我们通过将所提优化算法适配于实际系统中可能存在的 IRS 信道不确定性，提出了 IRS-ISAC 系统的鲁棒波束成形优化。利用凸优化理论中的先进工具，将含不确定性的约束转化为等价的线性矩阵不等式（LMIs）以考虑信道的不确定性半径。所呈现的结果量化了 IRS-ISAC 系统在各种条件下的收益，并证明了所提算法的有效性。
引用
@article{arxiv.2309.00978,
title = {Robust Joint Active-Passive Beamforming Design for IRS-Assisted ISAC Systems},
author = {Mahmoud AlaaEldin and Emad Alsusa and Karim G. Seddik and Christos Masouros and Iman Valiulahi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.00978},
year = {2023}
}