低空无线网络中感知数据采集与共享的同时进行：基本极限与最优信号设计
信息论
2026-03-31 v3 math.IT
摘要
在低空无线网络中，通过 ISAC 信号策略同时进行感知数据采集与共享（SDAS）成为典型的应用场景。在本文中，我们主要研究 SDAS 系统的三个主要方面，即信息论框架、信道输入的最优分布以及高斯信号的最优波形设计。首先，我们建立信息论框架，并开发为 SDAS 系统量身定制的修正源信道分离定理（MSST）。所提出的 MSST 阐明了在畸变度量对感知与通信（S&C）过程可分离的情况下，可达畸变、编码速率和通信信道容量之间的关系。其次，我们提出了双功能信号的最优信道输入设计，旨在 MSST 和资源预算的约束下最小化 SDAS 畸变。然后，我们构思了一种基于两步 Blahut-Arimoto（BA）的最优搜索算法，以数值求解该泛函优化问题。第三，为了提供实用的设计见解，我们进一步提出了多输入多输出（MIMO）SDAS 系统中高斯信号的最优波形设计。使用基于逐次凸逼近（SCA）的波形设计算法解决了相关的协方差矩阵优化问题。最后，我们提供了数值仿真结果以证明所提出算法的有效性，这些结果表征了 S&C 过程之间独特的性能折衷。
引用
@article{arxiv.2409.03561,
title = {Simultaneous Sensing Data Acquisition and Sharing in Low-Altitude Wireless Networks: Fundamental Limits and Optimal Signaling},
author = {Fuwang Dong and Fan Liu and Yifeng Xiong and Yuanhao Cui and Wei Wang and Shi Jin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.03561},
year = {2026}
}