Multi-criteria Analysis for Evaluation of Adaptive Radar Resource Management algorithms on a Naval setting with and without clutter
多功能雷达具有复杂的性能需求，涉及的目标种类繁多，使用场景复杂。为了实现这些目标，雷达系统使用有源电子扫描阵列（AESA）来切换它们的功能。这种复杂性使得很难在考虑到其功能要求和诱导成本的情况下评估其性能。在本文中，我们首先介绍了相控阵雷达的操作和性能的品质因数。我们计算这些指标上的一组测试方案的不同复杂性，涉及不同种类的目标，我们把它们聚合成一个全球性的符号MFR雷达性能。为了实现我们的目的，我们依赖于多准则决策分析（MCDA）的域，更确切地说，2-可加性Choquet积分。
2020-05-12 eess.SP
Radar Resource Management for Active Tracking Using Split-Aperture Phased Arrays
本文针对多功能雷达主动跟踪任务，提出基于分裂孔径相控阵（SAPA）的资源管理方法，利用Q-RAM框架求解资源分配问题，并通过仿真证明SAPA能显著增加可同时维持的跟踪任务数量。
2024-02-27 eess.SP
Optimal Precoder Design for MIMO-OFDM-based Joint Automotive Radar-Communication Networks
大规模部署具有协作感知技术的互联车辆增加了对5.9 GHz车联网（V2X）通信频谱的需求，该频谱主要用于交换安全消息。为了补充V2X通信并支持宽带应用所需的高数据速率，可以利用76-81 GHz的毫米波（mmWave）汽车雷达频谱。为此目的，在文献中已经提出了联合雷达-通信系统，以使用相同的波形和硬件来执行这两种功能。虽然多用户的多输入多输出（MIMO）通信能够实现独立的数据流传输，以实现高吞吐量，但MIMO雷达处理可提供对安全关键系统至关重要的高分辨率成像。然而，采用为通信设计的传统预编码方法会产生定向波束，这会损害数据流传输期间的MIMO雷达成像和目标跟踪能力。提出了一种基于正交频分复用（OFDM）波形的MIMO汽车雷达通信（JARC）联合框架。首先，我们表明，MIMO-OFDM前导码可以利用MIMO雷达处理和估计的通信信道。然后，我们提出了一个最佳的预编码器的设计方法，使高精度的目标跟踪，同时发送独立的数据流到多个接收器。所提出的方法为MIMO JARC网络提供高分辨率雷达成像和高吞吐量能力。最后，我们通过数值模拟评估所提出的方法的有效性。
2021-09-25 cs.NI eess.SP
Landmark Management in the Application of Radar SLAM
Dalian Maritime University（大连海事大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；RMIT University（皇家墨尔本理工大学）
研究了基于雷达的同时定位与地图构建（SLAM）中的地标管理问题。地标管理是必要的，以便相对于平台姿态的估计来维持估计地标的一致地图。当面临来自同一地标的多个检测和/或地标的位置可能改变的动态环境时，该任务特别重要。雷达数据的另一个挑战是错误检测的存在。因此，我们提出了一个简单而有效的基于规则的解决方案，雷达SLAM地标管理。假设是一个低动态环境，我们的解决方案中有几个步骤：需要检测和包含新地标，需要识别和删除错误地标，以及需要保持地图中注册的地标的一致性。为了说明我们的解决方案，我们运行一个扩展的卡尔曼滤波器SLAM算法在一个环境中包含静止和时间静止的地标。我们的模拟结果表明，所提出的解决方案是能够可靠地管理地标，即使面对错误的检测和多个检测从同一个地标。
2022-09-15 cs.RO eess.SP
Quality of Service Based Radar Resource Management for Navigation and Positioning
针对恶劣环境下GNSS不可靠、仅用IMU备份会导致积分误差剧增的问题，提出基于服务质量、考虑任务间依赖的雷达资源管理器，通过照射已知轨迹卫星增强自定位，实现自定位与其他任务需求的自适应权衡。
2023-06-12 eess.SP
Joint RFI Mitigation and Radar Echo Recovery for One-Bit UWB Radar
射频干扰（RFI）抑制和雷达回波恢复对于使用单比特采样技术的超宽带（UWB）雷达系统的正常工作至关重要。最近，我们介绍了一种技术的一位UWB雷达，它首先使用的优化最小化方法的RFI参数估计，其次是稀疏的方法，雷达回波恢复。然而，由于需要单独地和迭代地估计每个RFI源的参数，该技术具有高计算复杂度。在本文中，我们提出了一个计算效率的联合RFI缓解和雷达回波恢复框架，大大降低了计算成本。具体来说，我们利用稀疏的RFI在快频域和稀疏的雷达回波在快时域设计一个一位加权SPICE（SParse迭代基于协方差的估计）为基础的框架，联合RFI缓解和雷达回波恢复的一位UWB雷达。仿真和实验结果表明，所提出的一位加权SPICE框架不仅可以降低计算开销，而且在一位UWB雷达的去耦RFI抑制和雷达回波恢复方面优于现有方法。
2021-03-19 eess.SP
Radar-Assisted Beam Management Framework for mmWave NTNs: Overhead Reduction and Physical Layer Security Application
TÜBİTAK BİLGEM（土耳其科技研究委员会工业研究中心）；Istanbul Technical University（伊斯坦布尔理工大学）；Medipol University（梅迪波尔大学）
提出一种雷达辅助波束选择框架，利用空间感知信息（如离开角和距离估计）减少候选波束集，以降低毫米波非地面网络的波束管理开销，并应用于物理层安全场景。
2026-05-29 eess.SP
Enabling Joint Radar-Communication Operation in Shift Register-Based PMCW Radars
本文提出通过适配帧结构和增加处理步骤，在基于线性反馈移位寄存器的PMCW雷达中实现联合雷达-通信（RadCom）操作，设计了兼容现有同步算法的PRBS前导结构，并通过概念验证测量证明了该系统的有效性。
2023-05-24 eess.SP
Multi-Objective Reinforcement Learning for Cognitive Radar Resource Management
Department of Electrical Engineering and Computer Science, Syracuse University（电气工程与计算机科学系，苏利文大学）
本文将多功能认知雷达时间分配问题建模为多目标优化问题，采用DDPG和SAC深度强化学习算法寻找帕累托最优解，并利用NSGA-II估计前沿上界，证实SAC在稳定性和样本效率上更优。
2025-06-25 cs.LG eess.SP
Capacity Analysis for Joint Radar-Communication Capable Coherent MIMO Radars
最近，在同一平台内集成通信和雷达任务的概念引起了极大的关注。联合雷达通信（JRC）系统提供了一个重要的机会，以减少频谱使用和产品成本，同时进行并发操作，如通过雷达处理和建立通信链路的目标感测。最近文献中已经提出了一种具有JRC能力的相干MIMO雷达系统。介绍了几种方法，以达到双重目标，作为一个显着的零电平对感兴趣的方向的雷达和MIMO雷达波形正交性。由于源自JRC操作的限制，通信信道可能遇到不希望的幅度变化。由于辐射信号幅度朝通信方向的衰减，这种不需要的调制通常会影响通信性能。然而，这种无意调制对通信信道的影响还有待研究。本文分析和研究了加性高斯白噪声和瑞利/莱斯衰落条件下具有JRC能力的相位编码相干MIMO雷达的通信信道。针对每个信道条件评估通信容量。结果表明，在所有信道条件下，采用单边有限零向固定波形产生方法具有最佳的容量性能。
2020-02-01 eess.SP
Practical Frequency-Hopping MIMO Joint Radar Communications: Design and Experiment
联合雷达和通信（JRC）可以使用一组资源实现两种射频（RF）功能，大大节省了需要两种功能的无线系统的硬件，能源和频谱。跳频MIMO雷达由于其通信符号率可以大大超过雷达脉冲重复频率，因此成为JRC的热门候选。然而，实际的收发器缺陷可能会使许多现有的理论设计失败。在这项工作中，我们首次揭示了硬件缺陷对FH-MIMO JRC的重要影响，并对影响进行了分析建模。我们还设计了新的波形，并相应地开发了一种低复杂度的算法来联合估计非同步接收机的硬件缺陷。此外，采用低成本的软件定义无线电和商用现货（COTS）产品，我们建立了第一个FH-MIMO JRC实验平台，同时通过空中验证雷达和通信。仿真和实验结果证实，所提出的设计实现了高性能的雷达和通信。
2023-01-27 eess.SP
OTFS based Joint Radar and Communication: Signal Analysis using the Ambiguity Function
该研究针对雷达通信一体化场景，推导OTFS波形的模糊函数并分析其分布特性，对比了OTFS与OFDM波形的雷达全局性能，为OTFS在一体化系统中的应用提供了信号分析基础。
2024-03-13 eess.SP
Joint Active and Passive Beamforming for IRS-Assisted Radar
智能反射面（IRS）由于其控制信号传播的能力而被认为是未来无线通信的一种有前途的技术。研究了在杂波环境中部署多个红外辐射源对多个目标进行辅助监视的红外辅助雷达的主被动联合波束形成问题。具体而言，我们的目标是最大限度地提高最小目标照明功率在多个目标位置，通过联合优化的有源波束形成器在雷达发射机和被动相移矩阵在IRS，受杂波功率在每个杂波散射体的上限。由此产生的优化问题是非凸的，并与半定松弛（SDR）的顺序优化过程解决。仿真结果表明，IRS可以帮助创建有效的视线（LOS）路径，从而大大提高了雷达对目标阻塞的鲁棒性。
2021-08-09 eess.SP
Joint Optimization of Resource Allocation and Radar Receiver Selection in Integrated Communication-Radar Systems
针对分布式 MIMO-OFDM 双功能雷达-通信系统，提出联合优化功率/子载波分配与雷达接收机选择的迭代算法，在 CRB 和功率约束下最大化传输速率。
2025-03-14 eess.SP
Resource Allocation in Heterogeneously-Distributed Joint Radar-Communications under Asynchronous Bayesian Tracking Framework
共享资源的最佳分配是实现雷达和通信系统联合运行的关键。在本文中，与以前的作品，研究协同访问资源在同一系统中的联合雷达通信或在同一系统中，我们研究这个问题的分布式系统，包括异构雷达和多层通信。特别是，我们专注于资源分配的情况下，多目标跟踪（MTT），同时保持稳定的通信连接。通过同时分配可用功率、驻留时间和共享带宽，提高了贝叶斯跟踪框架下的MTT性能，并保证了通信吞吐量。我们的交替分配异构资源（锚）的方法解决了由此产生的非凸问题的交替优化方法的基础上，单调提高贝叶斯Cramér-Rao界。数值实验表明，ANCHOR算法显著改善了两种基线配置下的跟踪误差，并在不同的目标场景和雷达通信网络分布下提高了跟踪稳定性。
2022-03-04 eess.SP
Joint Transmit Beamforming for Multiuser MIMO Communication and MIMO Radar
未来的无线通信系统期望探索雷达系统通常使用的频谱带，以便克服传统通信带的频谱拥塞。由于在许多应用中，雷达和通信共享同一平台，因此可以通过联合设计作为双功能雷达通信系统来促进频谱共享。针对多输入多输出（MIMO）雷达和多用户MIMO通信发射机共享频谱和天线阵列的情况，提出了一种联合发射波束形成模型。提出的双功能系统发射独立的雷达波形和通信符号的加权和，形成多个波束分别朝向雷达目标和通信接收机。加权系数的设计被配制成一个优化问题，其目标是MIMO雷达发射波束形成的性能，同时保证在每个通信用户的信号干扰噪声比（SINR）高于给定的阈值。尽管所提出的优化问题的非凸性，它可以放松到一个凸的，可以在多项式时间内解决，我们证明了松弛是紧的。然后，我们提出了一种降低复杂度的设计，基于迫零的用户间干扰和雷达干扰。与以前的作品，它专注于通信符号的传输，合成雷达发射波束方向图，我们的方法提供了更多的自由度MIMO雷达，从而能够获得改进的雷达性能，在我们的仿真研究中证明。此外，所提出的双功能方案接近仅雷达方案的雷达性能，即，在合理的通信质量约束下，无需频谱共享。
2020-02-02 eess.SP
Waveform Optimization with Multiple Performance Metrics for Broadband Joint Communication and Radar Sensing
联合通信和雷达传感（JCAS）将通信和雷达/无线电传感集成到一个系统中，共享一个发射信号。在本文中，我们研究JCAS波形优化通信信号的基础上，基站检测雷达目标，并与移动用户同时进行通信。我们首先开发个别新颖的波形优化问题的通信和传感，分别。对于通信，我们提出了一种新的下界的和速率集成多用户干扰和有效的信道增益到一个度量，简化了优化的和速率。对于雷达传感，我们考虑优化两个指标之一，互信息或Cramer-Rao界。然后，我们制定的JCAS问题，通过优化通信度量在不同的约束条件下的雷达度量，我们得到的非凸JCAS优化问题的封闭形式的解决方案和迭代解决方案。数值结果验证了所提出的优化方案。
2020-11-22 eess.SP
Doppler-Resilient 802.11ad-Based Ultra-Short Range Automotive Joint Radar-Communications System
提出了一种基于IEEE 802. 11 ad的超短程汽车联合雷达通信（JRC）框架，通过在前导码中加入Prouhet-Thue-Morse序列，提高了雷达的多普勒抗干扰能力。所提出的处理揭示了详细的微观特征，通过扩展的散射中心模型的动画行人，自行车和汽车目标验证常见的汽车对象。数值实验表明，$2.5$在低信噪比下的虚警概率降低了%，并且在高达$\pm144$ km/hr的多普勒速度的峰值到旁瓣电平动态范围上比传统的802.11ad JRC有所改善。
2020-05-03 eess.SP
Flexible Hybrid Beamforming for Spectrally Efficient 6G Joint Radar-Communications
联合雷达通信（JRC）受益于使用相同硬件和射频（RF）频谱资源的雷达和通信操作的多功能性。因此，JRC系统具有非常高的潜力，被采用到第六代（6G）标准。本文设计了一种灵活的多输入多输出（MIMO）联合接收机波束形成器，使频谱效率最大化。实现了混合波束成形，其构成的RF链的数量比发射机天线的数量少。我们共同表达JRC率与通信和雷达实体，包括一个加权因子，它描绘了一个操作的优势。所提出的基于联合SE的方法最佳地选择具有灵活的混合波束成形设计的RF链的数量。此外，当通信操作发生时，所提出的方法考虑了从雷达操作发生的干扰，反之亦然。基于分数规划的选择过程用于灵活的波束成形和RF链的最佳数量，同时考虑每个操作的干扰。仿真结果和不同的基线进行比较，显示所提出的灵活的混合波束形成方法的有效性。
2022-11-15 eess.SP
Improving Pulse-Compression Weather Radar via the Joint Design of Subpulses and Extended Mismatch Filter
脉冲压缩可以提高天气雷达的距离分辨率和灵敏度。然而，如果不巧妙地实施，它将引入高旁瓣的问题。基于此，本文主要研究了天气雷达脉冲压缩技术的设计。具体来说，我们联合设计的子脉冲码和扩展失配滤波器的交替方向乘法器（ADMM）的基础上。这种联合设计将产生具有低旁瓣的脉冲压缩，这等效地意味着高的信号与干扰加噪声比（SINR）和对气象反射率的低估计误差。实验结果表明，所提出的脉冲压缩策略的有效性，因为其实现的气象反射率估计是高度相似的地面真相。
2022-09-27 eess.SP
False Target Detection in OFDM-based Joint RADAR-Communication Systems
使用正交频分复用（OFDM）的联合雷达通信（JRC）系统可能被对手破坏，该对手重新产生所接收的OFDM信号，从而产生虚假的雷达目标。本文提出了一套算法，可以部署在JRC系统，可以检测到假目标的存在。利用广义似然比检验（GLRT），根据接收信号中是否存在多普勒以外的残余载波频偏（CFO）来检测假目标的存在。为了评估我们的方法的性能，我们测量的检测概率与虚警率通过模拟不同的系统配置的IEEE 802.11为基础的JRC系统。
2023-03-26 eess.SP
Rate-Splitting Multiple Access for Joint Radar-Communications with Low-Resolution DACs
本文介绍了一种采用速率分裂多址接入（RSMA）和低分辨率数模转换器（DAC）的多天线联合雷达通信（JRC）系统的设计。使用RSMA，通信消息被分成私有和公共部分，然后在传输之前进行预编码和量化。我们使用一个问题的配方设计的JRC系统与RSMA和低分辨率DAC的通信和速率最大化和接近所产生的JRC波形下的平均发射功率约束的最佳雷达波束图。我们使用交替方向乘法（ADMM）方法解决联合和速率最大化和波束图误差最小化问题。数值结果表明，RSMA实现了显着更高的和速率相比，空分多址（SDMA），同时提供相同的归一化均方误差（NMSE）的设计雷达波束。
2021-04-16 eess.SP
Pre-scaling and Codebook Design for Joint Radar and Communication Based on Index Modulation
针对多载波多输入多输出（MIMO）雷达的联合雷达通信（JRC）系统，提出了一种有效的指数调制（IM）方法。通过选择载波频率和天线分配的相应索引，将通信信息嵌入到发射的雷达脉冲中，提供两个自由度。我们的贡献涉及开发一种新的码本为基础的最小欧几里德距离（MED）的最大化和星座随机化预缩放（CRPS）计划，有效的IM-JRC传输。可以推断，集成了CRPS方案之后的码本设计的IM方法使信噪比增益最大化。数值结果支持所提出的方法的有效性，并显示增强的误比特率性能相比，现有的基线。
2021-11-20 eess.SP
Efficient Dual-Blind Deconvolution for Joint Radar-Communication Systems Using ADMM: Enhancing Channel Estimation and Signal Recovery in 5G mmWave Networks
提出基于ADMM的框架，通过凸约束和近端算子迭代优化雷达信道与发射信号，实现毫米波联合雷达通信系统的双盲反卷积，有效提升信道估计与通信性能。
2026-06-07 eess.SP
Joint Transceiver Design for RIS Enhanced Dual-Functional Radar-Communication with Movable Antenna
本文针对RIS辅助的可移动天线双功能雷达通信系统，通过联合优化波束成形、接收滤波器、天线位置和RIS反射系数，提出分数规划优化框架，显著提升雷达SINR并平衡双功能性能。
2025-02-13 eess.SP
Joint OAM Radar-Communication Systems: Target Recognition and Beam Optimization
轨道角动量（OAM）雷达能够在没有相对运动或波束扫描的情况下估计多个目标的方位角和旋转速度。此外，OAM无线通信可以通过在相同频率信道上利用一组信息承载模式来实现高频谱效率（SE）。基于上述优点，本文设计了一种基于均匀圆阵的雷达中心联合OAM雷达通信（RadCom）方案，将信息信号调制在现有OAM雷达波形上。首先提出了一种基于OAM的三维超分辨率位置估计和旋转速度检测方法，该方法能够准确估计多个目标的三维位置和旋转速度。然后，我们推导出基于OAM的估计的后验Cramer-Rao界（PCRB），最后，我们分析了综合通信系统的传输速率。为了实现成像和通信之间的最佳折衷，通过穷举搜索方法优化传输的集成OAM波束。数学分析和仿真结果均表明，提出的以雷达为中心的联合OAM RadCom方案在保证通信接收机传输速率的前提下，能够准确估计多个目标的三维位置和旋转速度，是对现有联合RadCom方案的有效补充。
2022-05-11 eess.SP
Hybrid Beamforming With Sub-arrayed MIMO Radar: Enabling Joint Sensing and Communication at mmWave Band
本文提出了一种将混合波束形成技术与子阵列MIMO雷达技术相结合的毫米波（mmWave）波段双功能雷达通信（DFRC）系统波束形成设计方法。我们假设基站（BS）服务于位于非视距（NLoS）信道中的用户设备（UE），该用户设备同时主动检测位于视距（LoS）信道中的多个目标。给定最优通信波束形成器和期望的雷达波束方向图，在非凸恒模（CM）和功率约束下，设计模拟和数字波束形成器，使得通信和雷达波束形成误差的加权和最小。该优化问题可分解为三个子问题，并采用交替极小化方法求解。数值仿真验证了所提出的波束成形设计的可行性，并表明我们的方法提供了一个有利的性能之间的权衡传感和通信。
2018-10-24 eess.SP
Distributed Algorithm for Cooperative Joint Localization and Tracking Using Multiple-Input Multiple-Output Radars
本研究针对MIMO雷达提出基于消息传递框架和平均场方法的分布式联合定位跟踪算法，通信开销与雷达数线性相关，在低信噪比下仍有良好精度，多数轨迹真实值处于95%置信区间内。
2025-03-20 eess.SP
Hardware Efficient Joint Radar-Communications with Hybrid Precoding and RF Chain Optimization
在本文中，我们的目标是实现能量有效的设计与最低的硬件要求的混合预编码，使大量的天线与最少数量的RF链，和子阵列多输入多输出（MIMO）雷达为基础的联合雷达通信（JRC）系统。在基带处理中实现了动态活动RF链选择机制，并且使用分数规划来解决能量效率（EE）最大化问题，以获得当前信道状态下的RF链的最佳数量。随后的混合预编码器计算采用子阵列MIMO结构的EE最大化与通信和雷达指标的加权配方，和解决方案是基于交替最小化。仿真结果表明，该方法在保持速率性能的同时，以最少的硬件实现了最佳的EE，并在感知和通信之间进行了有效的权衡。
2021-04-16 eess.SP
Joint Design of Radar Waveform and Detector via End-to-end Learning with Waveform Constraints
研究了数据驱动的雷达发射波形与检测器联合设计问题。我们提出了两种新的基于学习的方法，波形和检测器设计的基础上，雷达系统的端到端的培训。第一种方法包括交替监督训练的检测器的固定波形和强化学习的发射机的固定检测器。在第二种方法中，发射器和检测器同时训练。各种操作波形的限制，如峰均功率比（PAR）和频谱兼容性，被纳入设计。与传统的雷达设计方法，依赖于严格的数学模型与有限的适用性，它表明，雷达学习可以通过训练检测器从多个统计模型的环境中生成的合成数据鲁棒。理论分析和结果表明，所提出的方法能够使发射波形适应环境条件，同时满足设计约束。
2021-02-19 eess.SP
Emerging Prototyping Activities in Joint Radar-Communications
前几章已经讨论了联合雷达通信（JRC）的画布，突出了以雷达为中心，以通信为中心和双重功能雷达通信系统的关键方法。几个信号处理和相关方面，使这些方法，包括波形设计，资源分配，隐私和安全，智能表面已详细阐述。这些主题提供了全面的理论保证和算法。然而，它们主要基于理论模型。对这些技术的硬件验证将使结果可信，同时使它们能够被行业所接受。为此，本章将介绍一些原型化的主动性，这些主动性解决了JRC的一些突出方面。我们描述了一些现有的原型突出的挑战，在设计和性能的JRC。最后，我们提出了一些途径，需要在未来的原型支持。
2022-11-02 eess.SP
Spatial Modulation for Joint Radar-Communications Systems: Design, Analysis, and Hardware Prototype
双功能雷达通信（DFRC）系统在单一平台上实现雷达和通信功能。联合设计这些子系统可以在性能、尺寸、成本和功耗方面获得显著收益。本文提出了一种利用广义空间调制（GSM）实现雷达波形与通信波形共存的DFRC系统。我们提出的基于GSM的方案，被称为基于空间调制的通信雷达（SpaCoR）系统，分配天线单元之间的子系统的基础上发送的消息，从而实现增加的通信速率通过嵌入额外的数据位在天线的选择。我们制定的信号模型，并提出了一个专用的雷达处理方案。为了评估雷达的性能，我们描述了发射波束方向图的统计特性。然后，我们提出了一个硬件原型的建议DFRC系统，证明了该方案的可行性。我们的研究结果表明，建议的GSM系统实现了改进的通信性能相比，利用固定分配在相同的数据速率操作的技术。对于雷达子系统，我们的实验表明，由GSM传输引起的空间敏捷性提高了角分辨率，并降低了旁瓣电平的发射波束图案相比，使用固定的天线分配。
2020-07-15 eess.SP
Joint Radar-Communication-Based Bayesian Predictive Beamforming for Vehicular Networks
在本文中，我们开发了一种预测波束形成方案的基础上的双功能雷达通信（DFRC）技术，其中路边的单位估计的运动参数的车辆利用DFRC信号的回波。与传统的基于反馈的波束跟踪方法相比，该方法可以减少信令开销，提高跟踪性能。提出了一种新的消息传递算法，该算法通过最大后验估计获得了接近最优的性能。仿真结果表明了所提出的DFRC方案的有效性。
2020-04-26 eess.SP
Optimization of Network Throughput of Joint Radar Communication System Using Stochastic Geometry
近年来，联合雷达通信系统在车载通信、室内定位和活动识别、隐蔽军事通信和卫星遥感等领域得到了广泛的应用。在这些框架中，具有定向波束的双基地/无源雷达部署探索角度搜索空间并识别移动用户/雷达目标。随后，与这些移动用户建立定向通信链路。因此，JRC参数，如雷达探测和通信服务任务之间的时间权衡对网络吞吐量有直接的影响。使用随机几何（SG）的工具，我们得到了几个系统的设计和规划部署这样的网络的见解，并展示了如何有效的雷达检测可以增加JRC系统中的通信吞吐量。具体来说，我们提供了一个广义的分析框架，以最大限度地提高网络吞吐量，通过优化JRC参数，如勘探/开采占空比，雷达带宽，发射功率和脉冲重复间隔。分析进一步扩展到单基地雷达条件下，这是一个特殊的情况下，在我们的框架。理论结果通过Monte Carlo模拟进行了实验验证。我们的分析强调，对于一个更大的双基地范围，较低的工作带宽和较高的占空比，必须采用最大限度地提高网络吞吐量。此外，我们演示了如何减少成功的雷达检测由于更高的杂波密度恶化的整体网络吞吐量。最后，我们展示了一个双基地收发器配置的JRC链路指标的70%的峰值可靠性。
2022-01-24 eess.SP
Joint Range and Angle Estimation for FMCW MIMO Radar and Its Application
最近，具有阵列天线的调频连续波（FMCW）雷达在各种商业应用中越来越受欢迎。阵列FMCW雷达目标距离和角度估计的一种常用方法是将接收信号解压缩后形成距离-角度矩阵，然后对距离-角度矩阵进行二维快速傅里叶变换（2D-FFT）。然而，这样的频率估计方法给出偏差误差，因为距离-角度矩阵上的两个频率不是彼此独立的，这与利用无源平面天线阵列的2D角度估计不同。提出了一种基于最大似然的阵列FMCW雷达多目标距离和角度联合估计算法，并证明了该算法的距离和角度估计均达到了Cramer-Rao界。该算法还与其他算法的同时定位和地图（SLAM）问题进行了比较。
2018-11-16 eess.SP
IEEE 802.11ad Based Joint Radar Communication Transceiver: Design, Prototype and Performance Analysis
需要快速波束对准来支持基站（BS）与移动用户（MU）之间的高增益毫米波（mmW）通信链路。标准IEEE 802.11ad协议通过由附加分组开销完成的冗长波束训练过程来实现BS和MU处的波束对准。然而，这导致延迟和吞吐量降低。在现有文献中已经提出了嵌入在通信协议内的辅助雷达功能，以实现通信波束的快速波束对准，而不需要信道开销。在这项工作中，我们提出了一个完整的架构框架的联合雷达通信无线收发器，其中基于雷达的检测MU实现，使后续的窄波束通信。我们提供了一个软件原型实现与收发器的设计细节，信号模型和信号处理算法。该原型的实验评估与现实的模拟在自由空间和莱斯传播条件下，并证明加速的光束对准的四个因素，同时降低整体的误比特率（BER），从而显着提高吞吐量相对于标准802.11ad。同样，雷达性能被发现是常用的毫米波雷达。
2022-09-09 eess.SP
An Efficient Radar Receiver for OFDM-based Joint Radar and Communication Systems
在这项工作中，我们提出了一个雷达检测系统的正交频分复用（OFDM）传输。我们假设发射天线Tx与单基地雷达共置。后者知道发射的信号，并收听来自固定或移动目标反射的回波。我们估计的目标参数（距离和速度）使用2D周期图。此外，我们提高了估计性能在低信噪比（SNR）条件下使用离散傅里叶变换信道估计（DFT-CE），我们表明，Zadoff-Chu预编码（ZCP）采用通信，不降低雷达估计在良好的SNR条件。此外，由于数据矩阵的维数可以远远大于要检测的目标的数量，我们提出了一种基于稀疏傅里叶变换的傅里叶投影切片（FPS-SFT）算法，以降低计算复杂度的二维周期图。在77 GHz工业、科学和医疗（ISM）频带中的适当系统参数化允许实现30.52 cm的距离分辨率和0.67 m/s的速度分辨率，并将周期图计算时间减少到约98.84%。
2023-02-17 eess.SP
An Overview of Signal Processing Techniques for Joint Communication and Radar Sensing
联合通信和雷达感测（JCR）代表了一个新兴的研究领域，其目标是将上述两种功能集成到单个系统中，共享大部分硬件和信号处理模块，并且在典型情况下，共享单个发射信号。它被认为是显着提高频谱效率，降低设备尺寸，成本和功耗，并由于两个功能的潜在密切合作而提高性能的关键方法。先进的信号处理技术对于从发射信号设计到接收机处理的集成效率是至关重要的。本文从信号处理的角度对JCR系统进行了全面的综述，重点介绍了JCR系统的最新技术，并针对以通信为中心、以雷达为中心以及联合设计和优化这三种JCR系统，对发射机和接收机进行了均衡的覆盖。
2021-02-25 eess.SP
Cost-effective photonic super-resolution millimeter-wave joint radar-communication system using self-coherent detection
提出了一种基于光外差上变频和自相干检测下变频技术的高性价比超分辨毫米波联合雷达通信系统。重点是针对JRC系统设计了相位调制指数相反的相干双频带恒包络线性调频-正交频分复用（LFM-OFDM）信号。自相干检测作为一种简单、低成本的检测手段，既可用于毫米波雷达的去啁啾，又可用于毫米波通信的下变频接收，避免了昂贵的高速混频器和毫米波本振，更有效地实现了雷达和通信信息的实时分解。通过对双波段JRC信号的相干融合处理，实现了超分辨雷达距离像。在实验中，一个双波段LFM-OFDM JRC信号的中心在54-GHz和61-GHz的产生。双频段具有相同的2 GHz瞬时带宽，并携带1 GBaud的OFDM信号，这有助于实现6 Gbit/s的通信数据速率和1.76 cm的雷达距离分辨率。
2022-10-09 eess.SP
Photonics-Assisted Joint Communication-Radar System Based on a QPSK-Sliced Linearly Frequency-Modulated Signal
通过引入正交相移键控（QPSK）切片线性调频（LFM）信号，提出了一种光子学辅助的联合通信雷达系统，并进行了实验验证。LFM信号在双偏振双并行马赫-曾德尔调制器（DPol-DPMZM）的一个双并行马赫-曾德尔调制器（DPMZM）中被载波抑制单边带调制到光载波上。DPol-DPMZM的另一个DPMZM作为IQ调制器偏置，以在光载波上实现QPSK调制。来自DPol-DPMZM的偏振正交光信号在光电探测器中进一步组合和检测，以生成QPSK切片的LFM信号，该信号用于实现高效的数据传输和包括测距和成像的高性能雷达功能。进行了实验。雷达测距误差小于4 cm，ISAR成像分辨率为14.99 cm*3.25 cm，通信数据速率为105.26 Mbit/s。
2022-01-28 eess.SP
Multi-target Joint Detection, Tracking and Classification Based on Generalized Bayesian Risk using Radar and ESM sensors
提出了一种基于标记随机有限集和广义贝叶斯风险的雷达和ESM传感器多目标联合检测、跟踪和分类方法。定义了一种新的贝叶斯风险，用于标记随机有限集变量，涉及多目标基数估计（检测），状态估计（跟踪）和分类的成本。然后利用检测、跟踪和分类的相互依赖性，使贝叶斯风险最小。此外，条件标记的多伯努利滤波器被开发来计算的估计和成本的不同假设和决策的目标类使用属性和动态测量。此外，性能进行了分析。数值仿真结果验证了该方法的有效性和优越性。
2018-07-06 eess.SP
Toward Millimeter Wave Joint Radar-Communications: A Signal Processing Perspective
具有共同频谱和硬件资源的通信和雷达系统的协同设计预示着有效利用有限无线电频谱的新时代的到来。这种联合雷达通信（JRC）模型具有成本低，体积小，功耗低，频谱共享，提高性能和安全性，由于增强的信息共享的优点。今天，毫米波（mm波）通信已经成为短距离无线链路的首选技术，因为它们提供了几千兆赫宽的传输带宽。该波段也适用于短距离雷达应用，这得益于大发射信号带宽带来的高距离分辨率。信号处理技术在毫米波JRC系统的实现中至关重要。主要的挑战是联合波形设计和性能标准，将通信和雷达功能之间的最佳权衡。由于毫米波JRC系统采用大型天线阵列，因此需要新颖的多输入多输出（MIMO）信号处理技术。有机会利用认知、压缩感知和机器学习的最新进展来减少所需的资源并以低开销动态分配它们。本文提供了毫米波JRC系统的信号处理视角，重点是波形设计。
2019-05-18 eess.SP
Joint Secure Transmit Beamforming Designs for Integrated Sensing and Communication Systems
通感一体化（Integrated Sensing and Communication，ISAC）技术是一种新兴的、有前途的技术，它允许单个雷达和通信系统共享相同的频谱带，以缓解频谱拥塞问题。在本文中，我们研究如何利用强雷达信号的固有干扰，以确保所考虑的多用户多输入单输出（MU-MISO）通信和多输入多输出（MIMO）雷达共存系统的物理层安全（PLS）。特别地，在已知窃听者的信道状态信息（CSI）的情况下，提出了通信系统和雷达系统的发射波束形成器的联合设计方法，以最小化多个合法用户的最大窃听信干噪比（SINR），同时保证合法传输的通信服务质量（QoS）、雷达检测性能的要求以及雷达和通信系统两者的发射功率约束。当窃听者的CSI不可用时，我们提出了一种联合人工噪声（AN）辅助发射波束形成设计方案，该方案利用剩余可用功率来生成AN，以破坏恶意接收，同时满足合法传输和雷达目标检测的要求。大量的仿真验证了所提出的联合波束成形设计的ISAC系统的安全传输和所开发的算法的有效性的优势。
2022-12-01 eess.SP
Beam-Space MIMO Radar for Joint Communication and Sensing with OTFS Modulation
受汽车应用的启发，我们考虑用于在毫米波（mmWave）频段操作的系统的联合雷达感测和数据通信，其中基站（BS）配备有共置雷达接收器并且使用正交时频空间（OTFS）调制格式发送数据。我们考虑两种不同的操作模式。在发现模式中，单个公共数据流在宽角度扇区上广播。雷达接收机必须检测到尚未捕获的目标的存在，并对其参数（到达角，距离和速度）进行粗略估计。在跟踪模式下，BS通过波束成形向已经捕获的用户发送多个单独的数据流，而雷达接收器执行对上述参数的精确估计。由于硬件的复杂性和功耗的限制，我们考虑一个混合的数字-模拟架构的RF链和A/D转换器的数量是显着小于天线阵列元件的数量。在这种情况下，不可能直接应用传统的MIMO雷达方法。因此，我们提倡一种波束空间方法，其中在雷达接收机处的矢量观测通过RF域波束成形矩阵从天线到RF链的降维操作来获得。在此基础上，提出了一种基于似然函数的联合目标检测和参数估计方案，分别用于发现模式和跟踪模式下的高分辨率参数估计。我们的数值结果表明，该方法是能够可靠地检测多个目标，同时密切接近Cramer-Rao下界（CRLB）的相应的参数估计问题。
2022-07-12 eess.SP
Bistatic OFDM-based Joint Radar-Communication: Synchronization, Data Communication and Sensing
本文提出一种基于OFDM的双站联合雷达通信系统，建立包含时频与采样同步失配的系统模型，提出同步、通信及基于导频或数据重建的雷达感知处理方法，并通过实验验证了帧大小与各处理性能间的折中关系。
2023-05-24 eess.SP
Frequency Hopping Joint Radar-Communications with Hybrid Sub-pulse Frequency and Duration
跳频联合雷达通信（JRC）可以为通感一体化系统提供良好的保密性。然而，现有的JRC方案主要使用子脉冲频率来嵌入信息，因此数据速率受到限制。在本文中，我们建议使用子脉冲频率和持续时间的信息调制，导致更高的通信数据速率。对于信息解调，我们提出了一种新的方案，通过使用时频分析（TFA）技术和“你只看一次”（YOLO）为基础的检测系统。因此，我们的系统不需要信道估计，简化了传输信号帧设计。仿真结果证明了该方案的有效性，并表明它对收发机之间的多普勒频移和定时偏移具有鲁棒性。
2022-04-26 eess.SP
Joint Beamforming Design for Dual-Functional MIMO Radar and Communication Systems Guaranteeing Physical Layer Security
双功能雷达和通信（DFRC）技术构成了一个有前途的下一代无线解决方案，由于其在功耗，物理硬件和频谱利用方面的好处。在本文中，我们提出了复杂的波束成形设计的多用户DFRC系统，另外考虑到物理层安全（PLS）。我们表明，适当设计的雷达波形也可以作为传统的人工噪声设想淹没窃听信道，并获得增加的设计自由度（DoF）。联合波束形成设计被制定为一个非凸优化问题，在雷达发射波束图，通信服务质量（QoS）和PLS水平的冲突的设计目标之间达成令人信服的权衡。然后，我们提出了一种基于半定松弛（SDR）的算法和一个降低复杂度的版本来解决非凸性，其中的全局最优解被发现。此外，一个鲁棒的波束形成方法也考虑到现实的不完美的信道状态信息（CSI）的知识。最后，仿真结果证实了我们的理论结果和所提出的方法的优越性。
2023-01-01 eess.SP
Cramér-Rao Bound Optimization for Joint Radar-Communication Design
在本文中，我们提出了多输入多输出（MIMO）波束形成的联合雷达感知和多用户通信的设计。我们采用的Cramér-Rao界（CRB）作为目标估计的性能指标，在点和扩展目标的情况下。然后，我们建议最大限度地减少雷达感测的CRB，同时保证每个通信用户的预定义水平的信号干扰噪声比（SINR）。对于单用户的情况下，我们推导出一个封闭的形式点和扩展目标的情况下的最优解。对于多用户的情况下，我们表明，这两个问题可以放松到半定规划使用半定松弛方法，并证明了全局最优总是可以得到。最后，我们数值证明，通过所提出的方法，提供了显着的增益在目标估计性能超过国家的最先进的基准全局最优解是可达到的。
2021-01-29 eess.SP
Heterogeneously-Distributed Joint Radar Communications: Bayesian Resource Allocation
由于频谱资源的稀缺性，雷达与无线通信的共存成为近年来的研究热点。在众多的应用场景中，异构分布式雷达-通信系统因其灵活性和与现有体系结构的兼容性而具有广阔的应用前景。在本文中，我们专注于一个异构的雷达和通信网络（HRCN），它包括各种通用的雷达多目标跟踪（MTT）和无线通信的多个用户。我们的目标是提高MTT性能，并保持良好的吞吐量水平的通信用户通过一个精心设计的资源分配。该问题被制定为一个贝叶斯Cramér-Rao界（CRB）的最小化资源预算和吞吐量的限制。制定的非凸问题解决的基础上交替下降上升的方法。数值结果表明，这种异构网络的建议分配方案的有效性。
2022-03-04 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Radar Target Detection and Parameter Estimation with MIMO OTFS
受未来汽车应用的启发，我们研究了联合目标检测和参数估计问题，使用正交时频空间（OTFS），一种对时频选择性信道具有鲁棒性的数字调制格式。假设发射机配备了单基地MIMO雷达，我们提出了一种有效的最大似然为基础的方法来检测目标，并估计相应的延迟，多普勒和到达角参数。为了减少与高维搜索相关的计算复杂度，我们的方案分两步进行，即，目标检测和粗参数估计，然后是精参数估计。有趣的是，我们的数值结果表明，该方案是能够识别多个目标，如果他们被分离在至少一个域的三个（延迟，多普勒和角度），同时实现Cramér-Rao下界的参数估计。
2020-04-23 eess.SP
Polarization-Aware Antenna Selection for Joint Radar and Communication in XL-MIMO Systems
针对XL-MIMO联合雷达通信系统中去极化引起的交叉极化泄漏问题，提出含极化偏移的信道模型及基于极化失衡和交叉极化泄漏的动态天线选择方案，提升频谱效率、符号错误率和雷达检测概率。
2025-03-27 eess.SP
On the Effectiveness of OTFS for Joint Radar and Communication
我们考虑一个联合雷达估计和通信系统使用正交时间频率空间（OTFS）调制。该场景是由车辆应用激发的，其中配备有单基地雷达的车辆希望将数据传送到其目标接收器，同时估计与该接收器相关的感兴趣的参数。在多径时频选择性信道上的点对点通信环境中，我们从两个角度研究了联合雷达和通信系统，即，发射机处的雷达估计以及接收机处的符号检测。对于雷达估计部分，我们推导了一个有效的近似最大似然算法和相应的距离和速度估计的Cramér-Rao下界。数值例子表明，多载波数字格式，如OTFS可以实现精确的雷达估计的最先进的雷达波形，如调频连续波（FMCW）。对于数据检测部分，我们专注于单独的检测和解码，并考虑一个软输出检测器，有效地利用信道稀疏在多普勒延迟域。我们量化检测器的性能，其务实的能力，即可实现的信号星座和检测器软输出引起的信道速率。仿真结果表明，该方案优于并发的最先进的解决方案。总的来说，我们的工作表明，一个合适的数字调制波形，使有效地操作联合雷达和通信，通过实现调制和接近最佳的雷达估计性能的全信息速率。此外，OTFS似乎特别适合该范围。
2019-10-04 cs.IT eess.SP math.IT
FRaC: FMCW-Based Joint Radar-Communications System via Index Modulation
双功能雷达通信（DFRC）系统是自动驾驶汽车的吸引力技术，它利用电磁波不断感知环境，同时与相邻设备进行通信。一种新兴的实现DFRC系统的方法是通过指数调制（IM）在雷达波形中嵌入信息。在车辆系统中实施DFRC方案在成本、功率效率和硬件复杂性方面产生严格的约束。在本文中，我们扩展了基于IM的DFRC系统，利用稀疏阵列和调频连续波形（FMCW），这是流行的汽车雷达的简单性和低硬件复杂度。所提出的基于FMCW的雷达通信系统（FRaC）通过利用减少数量的射频模块与窄带FMCW信令相结合来进行发送，以降低的成本和复杂度进行操作。这是通过传输中的阵列稀疏化来实现的，通过在一个相干处理间隔中组合信号来形成虚拟多输入多输出阵列，其中窄带波形以随机化方式传输。性能分析和数值结果表明，该雷达方案实现了类似的分辨率性能相比，宽带雷达系统工作在一个大的接收孔径，而需要更少的硬件开销。对于通信子系统，与基于传统相位调制的双功能信令相比，FRaC实现了更高的速率和改进的错误率。
2021-06-28 eess.SP
A Rate-Splitting Strategy to Enable Joint Radar Sensing and Communication with Partial CSIT
为了管理雷达和通信系统之间日益增加的干扰，近年来，联合雷达和通信（RadCom）系统引起了越来越多的关注，迄今为止的研究考虑了发射机处的完美信道状态信息（CSIT）的假设。然而，这样的假设是不切实际的，并且忽略了不可避免的CSIT误差，需要考虑这些误差以充分利用联合RadCom系统的多天线处理和干扰管理能力。在这项工作中，一个联合RadCom系统的设计，它结合了多输入多输出（MIMO）雷达的能力与速率分裂多址接入（RSMA），一个强大的下行链路通信计划的基础上线性预编码的速率分裂（RS）部分解码多用户干扰（MUI），并部分将其视为噪声。以这种方式，RadCom预编码器在部分CSIT存在的情况下被优化，以同时在QoS速率约束下最大化平均加权和速率（AWSR），并针对理想的MIMO雷达波束图最小化RadCom波束图平方误差（BSE）。仿真结果表明，与基于空分多址（SDMA）的联合RadCom系统相比，RSMA具有更好的鲁棒性、灵活性和用户速率公平性。
2021-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
