高斯信道中随机信号的感知互信息：桥接感知与通信指标
信息论
2024-02-07 v1 信号处理
math.IT
摘要
感知性能通常由经典雷达指标评估，如克拉美-罗界和信号杂波噪声比。最近集成感知与通信（ISAC）框架的发展推动了统一感知和通信性能指标的努力，其中互信息（MI）被提出作为确定性信号的感知性能指标。然而，ISAC系统中通信的需求需要传输随机信号用于感知应用，而文献中尚未有对随机信号的感知互信息（SMI）的显式评估。本文旨在填补这一研究空白，并研究感知和通信性能指标的统一。为此，我们首先利用随机矩阵理论推导了随机信号的SMI显式表达式。在此基础上，我们进一步建立了SMI与传统感知指标之间的联系，如遍历最小均方误差（EMMSE）、遍历线性最小均方误差（ELMMSE）和遍历贝叶斯克拉美-罗界（EBCRB）。这些联系为统一感知和通信性能指标提供了机会，有助于ISAC系统的分析和设计。最后，利用SMI优化仅感知和ISAC应用的预编码器。仿真结果验证了理论结果的准确性和所提出的预编码设计的有效性。
引用
@article{arxiv.2402.03919,
title = {Sensing Mutual Information with Random Signals in Gaussian Channels: Bridging Sensing and Communication Metrics},
author = {Lei Xie and Fan Liu and Jiajin Luo and Shenghui Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.03919},
year = {2024}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2311.07081