Joint Design of Overlaid Communication Systems and Pulsed Radars
本文的重点是共享同一带宽的通信系统和脉冲雷达之间的共存。基于雷达对通信接收机产生的干扰是间歇性的并且取决于散射物体（例如，目标），我们首先表明，通信系统是一组独立的并行通道，从而每个通道上的预编码可以作为一个新的自由度。我们引入了一个新的品质因数，命名为{ \em复合速率}，它是有干扰和无干扰的速率的凸组合，在有关信号干扰噪声比的约束下进行优化（包括由于杂波引起的{ \em signal-dependent}干扰）以及两个系统发射的功率：所述自由度是雷达波形和上述通信符号的编码矩阵。我们提供了封闭形式的解决方案，为两个系统的最佳传输策略下的两个基本模型的散射所产生的雷达到通信接收机，并考虑可能的相关性的信号无关的干扰部分冲击雷达。我们还讨论了该地区的可实现的通信速率和无干扰。一个彻底的性能评估显示的潜力和所提出的共存架构的局限性。
2017-09-14 cs.IT math.IT
MU-MIMO Communications with MIMO Radar: From Co-existence to Joint Transmission
本文研究MIMO雷达与多用户MIMO通信的联合传输，提出分离天线与共享波形两种波束成形方案，并通过加权流形优化以更低复杂度实现接近原优化的性能。
2017-07-03 cs.IT math.IT
On The Impact of Time-Varying Interference-Channel on the Spatial Approach of Spectrum Sharing between S-band Radar and Communication System
频谱共享是解决射频频谱拥塞问题的一种新方法。提出了一种在雷达和通信系统之间实现频谱共享的空间方法，该方法通过将雷达波形投影到雷达和通信系统之间的干扰信道的零空间上来减轻雷达对通信的干扰[1]。在这项工作中，我们将这种方法扩展到海上MIMO雷达，该雷达由于船舶的振荡运动而经历时变干扰信道，因为海/海浪的破碎。我们用矩阵微扰理论和破碎波的统计分布来模拟这种变化。然后，该模型被用来研究扰动干扰信道的频谱共享的空间方法的影响。我们使用最大似然（ML）估计的目标的到达角来研究雷达的性能时，其波形被投射到零空间的扰动干扰信道。通过我们的分析和仿真结果，我们研究了雷达的性能损失，由于其波形的零空间投影（NSP）上的扰动干扰信道。
2014-08-27 cs.IT math.IT
IEEE 802.11ad-based Radar: An Approach to Joint Vehicular Communication-Radar System
毫米波（mmWave）雷达广泛用于车辆中的自适应巡航控制和防撞等应用。在本文中，我们提出了一种基于IEEE 802. 11 ad的雷达在60 GHz的非授权频段的远程雷达（LRR）的应用。我们利用单载波（SC）物理层（PHY）帧的前同步码作为雷达波形，该帧由具有良好相关性的格雷互补序列组成。该系统实现了汽车雷达和基于IEEE 802.11ad的潜在毫米波车载通信系统的联合波形，允许硬件重用。为了制定基于毫米波消费者无线局域网（WLAN）标准的车对车（V2 V）通信和LRR的集成框架，我们对LRR应用进行了典型假设，并将全双工雷达假设纳入充分隔离和自干扰消除的可能性。我们开发了单帧和多帧雷达接收机算法，用于目标检测以及在相干处理间隔内的距离和速度估计。我们提出的雷达处理算法利用传统的IEEE 802.11ad接收机中使用的信道估计和时频同步技术，只需进行最小的修改。分析和仿真结果表明，在单目标情况下，该方法可同时实现Gbps数据率和cm/s级的距离精度和速度精度。当等效各向同性辐射功率（EIRP）为43 dBm时，在10 $^{-6}$的低虚警下，以高检测概率（$>$ 99.9 $\%$）检测到目标车辆，车辆间隔距离为200 m。
2017-02-20 cs.IT math.IT
Performance Analysis of Joint Radar and Communication using OFDM and OTFS
我们考虑联合雷达估计和通信系统使用正交频分复用（OFDM）和正交时间频率空间（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。通过对单个目标的情况下，我们得到的最大似然（ML）估计和Cramér-Rao联合速度和距离估计的下限。数值例子表明，这两种数字调制格式可以实现精确的距离/速度估计的最先进的雷达波形，如调频连续波（FMCW），同时发送数字信息在其完全可实现的速率。我们的结论是，它是可能的，以获得显着的数据传输速率，而不损害系统的雷达估计能力。
2019-02-06 cs.IT math.IT
Performance Tradeoff in a Unified System of Communications and Passive Radar: A Secrecy Capacity Approach
在无源雷达与通信系统联合发射平台的统一系统中，发送给通信接收机的信息可能被无源雷达接收机（RR）窃听，从而破坏通信系统的安全。为了最大限度地减少这种信息安全的风险，在本文中，我们提出了一个统一的无源雷达和通信系统，其中的信号干扰噪声比（SINR）在RR最大化，同时确保信息保密率高于一定的阈值。我们考虑了两种情况，其中雷达波形和信息信号的传输被调度为不相交（非重叠情况）以及具有相同的资源集合（重叠情况）。在这两种情况下，底层优化问题都是非凸的。在前一种情况下，我们提出了交替优化（AO）技术，采用半定规划和计算效率高的半分析方法。在后一种情况下，提出了基于半定松弛方法的AO方法来解决优化问题。通过改变信息保密率的门限值，以信干噪比保密容量域的边界来刻画无源雷达与通信系统之间的性能折衷。所提出的优化方法的性能比较证明了半解析方法的重要性和重叠的情况下，非重叠的优势。
2018-08-10 cs.IT math.IT
Medium Access for Multi-Cell ISAC Through Scheduling of Radar and Communication Tasks
Aalborg University（奥尔堡大学）；University of Pisa（比萨大学）；Universidad de Alcalá（阿尔卡拉大学）
本文提出一种多小区ISAC中协调调度雷达与通信任务的媒体接入控制框架，通过优化雷达扫描模式提升资源效率和感知性能。
2026-02-02 cs.IT math.IT
Dual-Blind Deconvolution for Overlaid Radar-Communications Systems
针对雷达与通信频谱共存时接收端信道和信号均未知的双盲反卷积问题，提出基于多元原子范数和最小化与正卦限三角多项式的半定规划方法，实现低样本量下的高效参数恢复，且适用于多种通用场景。
2023-06-19 cs.IT math.IT
Performance Analysis of the Full-Duplex Communicating-Radar Convergence System
本文旨在探讨通信与雷达系统之间频谱共享的可行性。我们研究的全双工（FD）联合雷达和通信多天线系统中，一个节点标记的ComRad具有双重通信和雷达的能力是与下行链路和上行链路的用户进行通信，以及同时检测感兴趣的目标。考虑到全干扰和不完美的信道状态信息（CSI）的情况下，FD JRC系统的基本性能限制进行了分析。特别地，我们首先获得当雷达信号充当干扰时的下行链路速率。然后，将上行链路信道和雷达回波信道看作多址接入信道，提出了一种替代的连续干扰消除方案，并在此基础上得到了上行链路可达到的通信速率。对于雷达工作，我们首先推导出估计率的一般表达式，它量化了在方向、距离和速度方面获得了多少关于目标的信息。在考虑均匀线阵和线性调频雷达信号的情况下，进一步得到了精确的闭式估计率。数值仿真结果表明，通信和雷达联合工作的方式比单独工作的方式获得了更大的速率区域。
2022-10-22 cs.IT math.IT
Optimum Design for Coexistence Between Matrix Completion Based MIMO Radars and a MIMO Communication System
最近提出的基于矩阵完成的多输入多输出雷达（MIMO-MC）采用稀疏采样来减少需要转发到雷达融合中心的数据量，并且因此能够节省通信功率和带宽。本文提出的设计，优化MIMO-MC雷达和通信系统之间的频谱共享，使后者最小限度地干扰前者。首先，通信系统的发送协方差矩阵的设计，以最小化有效干扰功率（EIP）的雷达接收机，同时保持一定的平均容量和发送功率的通信系统。提出了两种方法，即非合作和合作的方法，后者是适用于当雷达采样方案是已知的通信系统。其次，提出了通信发射协方差矩阵和MIMO-MC雷达采样方案的联合设计，进一步降低了EIP。
2015-07-07 cs.IT math.IT stat.AP
Passive Radar at the Roadside Unit to Configure Millimeter Wave Vehicle-to-Infrastructure Links
毫米波（mmWave）车载信道是高度动态的，并且通信链路需要频繁地重新配置。在这项工作中，我们建议在路边单元使用无源雷达接收器，以减少建立毫米波通信链路的训练开销。具体来说，无源雷达将窃听道路上车辆的汽车雷达的传输。接收到的雷达信号的空间协方差将被估计并用于建立通信链路。我们提出了一种简化的雷达接收机，不需要作为参考的发射波形。为了利用雷达信息进行波束形成，雷达方位功率谱（APS）和通信APS应该是相似的。我们概述了一种雷达协方差校正策略，以增加雷达和通信APS之间的相似性。我们还提出了一个度量来比较雷达和通信APS的相似性，它与可达速率有关。我们提出了基于射线跟踪数据的模拟结果。结果表明：（i）协方差校正提高了雷达和通信APS的相似性;（ii）雷达辅助策略显著降低了训练开销，在非视距场景中特别有用。
2019-10-23 cs.IT eess.SP math.IT
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
Multi-player Bandits for Distributed Cognitive Radar
随着雷达网络的新应用，如汽车控制或室内定位，预计对频谱共享和通用互操作性的需求将会增加。本文介绍了应用程序的波形选择的多玩家强盗算法的分布式认知雷达网络，必须与通信系统共存。具体来说，我们假设网络中的雷达节点没有专用的通信信道。正如我们稍后将讨论的那样，节点可以通过采取故意干扰其他节点的行为并观察由此产生的冲突来间接通信。雷达节点试图优化它们自己的频谱利用率，同时避免冲突，不仅彼此冲突，而且与通信系统冲突。假设通信系统静态地占用雷达网络可用的频带的某个子集。首先，我们研究模型，假设每个节点经历等效的信道条件，然后研究放松这一假设的模型。
2021-01-30 cs.IT math.IT
Multi-dimensional dual-blind deconvolution approach toward joint radar-communications
我们考虑一个联合多天线雷达通信系统中的共存的情况。与传统的应用相反，其中至少雷达波形和通信信道是已知的或估计的\textit{a priori}，我们调查的情况下，当两个系统的信道和发射信号是未知的。在雷达应用中，这个问题出现在发射信号未知的多基地或无源系统中。类似地，高度动态的车辆或移动通信可能使无线信道的先前估计无用。特别地，从多个目标反射的雷达信号与多载波通信信号重叠。为了提取未知的连续值的目标参数（距离，多普勒速度和到达方向）和通信消息，我们制定了一个稀疏的双盲反卷积问题，并解决它使用原子范数最小化。数值实验验证了我们提出的方法，并表明精确估计的连续值的信道参数，雷达波形，和通信消息是可能的缩放模糊度。
2022-06-10 cs.IT eess.SP math.IT
Optimal Joint Target Detection and Parameter Estimation By MIMO Radar
我们考虑宽间距天线的多输入多输出（MIMO）雷达系统。这样的天线配置便于捕获由于目标散射体的独立信号色散而导致的固有分集增益。我们认为一个新的MIMO雷达框架检测目标，位于一个未知的位置。这与传统的MIMO雷达形成对比，传统的MIMO雷达将空间分成小的小区，并且旨在检测指定小区中目标的存在。我们对待这个问题，通过提供一个新的复合假设检验框架的目标检测时，（i）一个或多个参数的目标是未知的，我们有兴趣估计它们，（ii）只有有限数量的观测。所提供的测试优化了一个度量，该度量同时考虑了检测和估计精度。在本文中，作为感兴趣的参数，我们专注于从发射天线发射的波形，直到被观察到的接收天线的时间延迟的向量。分析和实验结果表明，对于由多个独立散射体组成的扩展目标，MIMO雷达的联合目标检测和时延估计性能优于相控阵雷达。然而，对于被建模为单个散射体的点目标，MIMO和相控阵雷达对于这种特定设置（联合目标检测和时延估计）的检测/估计精度是相当的。
2009-08-07 cs.IT math.IT
Energy Efficient Dual-Functional Radar-Communication: Rate-Splitting Multiple Access, Low-Resolution DACs, and RF Chain Selection
双功能雷达通信系统通过在同一硬件平台上联合实现这些功能并使用公共RF资源，增强了通信和雷达感测的优势。在设计这种双功能雷达通信系统时要解决的一个重要和最新的问题是最大化能量效率。在本文中，我们考虑了一个双功能雷达通信系统，同时进行多用户通信和雷达传感，并调查相对于有源传输元件的能量效率行为。具体来说，我们制定了一个问题，以找到最佳的预编码器和最大的能源效率的活动RF链的数量，考虑到低分辨率的数模转换器的功耗下，每个RF链通信和雷达性能的限制。我们考虑速率分裂多址来执行多用户通信的完美和不完美的信道状态信息在发送端。所制定的非凸优化问题的解决，通过一种新的算法。我们通过数值结果表明，速率分裂多址接入实现了提高的能源效率，采用更少的RF链相比，空分多址接入，由于其广义的结构和改进的干扰管理能力。
2022-06-29 cs.IT eess.SP math.IT
RadChat: Spectrum Sharing for Automotive Radar Interference Mitigation
在汽车领域，雷达和无线通信都容易受到干扰。然而，将雷达和通信系统相结合，即，射频（RF）通信和感测融合具有减轻两个系统中的干扰的潜力。分析了频谱共存的调频连续波（FMCW）雷达与通信系统之间的相互干扰的发生概率和影响，并介绍了一种利用雷达通信抑制FMCW汽车雷达之间干扰（包括自干扰）的分布式组网协议RadChat。实验结果表明，RadChat能够在80 ms内显著降低单跳车载网络中的雷达互扰。
2020-01-13 cs.IT eess.SP math.IT
MAJoRCom: A Dual-Function Radar Communication System Using Index Modulation
双功能雷达通信（DFRC）系统使用相同的硬件实现传感和通信。这样的方案在尺寸、功率和成本方面通常比使用不同的雷达和通信系统更有效。由于这些功能共享频谱、功率和天线等资源，DFRC方法通常会降低雷达和通信性能。在这项工作中，我们提出了一个DFRC方案的基础上，载波捷变相控阵雷达（CAESAR），它结合了频率和空间的捷变。建议DFRC系统，被称为多载波敏捷联合雷达通信（MAJoRCom），利用固有的空间和频谱随机性的CAESAR传送数字信息的索引调制的形式。由此产生的通信方案自然地与雷达功能共存，因此不会以降低雷达性能为代价。我们分析了MAJoRCom的性能，量化其可实现的比特率。此外，我们开发了一个低复杂度的解码器和码本设计方法，简化了恢复的通信位。我们的数值结果表明，MAJoRCom是能够实现的比特率，这是利用独立的通信模块，而不影响雷达的性能相媲美，我们提出的低复杂度解码器允许接收机可靠地恢复传输的符号与负担得起的计算负担。
2019-09-10 cs.IT eess.SP math.IT
Frequency-Hopping MIMO Radar-Based Communications: An Overview
在射频技术进步的推动下，雷达和通信系统的融合变得越来越有前途，并被设想为未来6 G网络的关键特征。近年来，跳频MIMO雷达被引入到双功能雷达通信系统中。FH-MIMO基于雷达的DFRC（FH-MIMO DFRC）优于许多以前的以雷达为中心的DFRC设计，其符号率可以超过雷达脉冲重复频率。然而，许多实际问题，特别是那些关于有效的数据通信的问题，尚未探索/解决。为了提高人们对新DFRC的认识和理解，本文对FH-MIMO DFRC进行了介绍。我们全面回顾了新DFRC的许多重要方面：信道/信号模型，信令策略，调制/解调处理和信道估计方法，仅举几例。我们还强调了FH-MIMO DFRC中存在的主要问题，并提出了潜在的解决方案，以阐明未来的研究工作。
2020-10-19 cs.IT eess.SP math.IT
Pilot design, channel estimation, and target detection for integrated sensing and communication with OTFS
针对OTFS在6G通感一体化中的应用，提出低复杂度FAOR雷达感知算法及兼具双基地雷达感知与信道估计功能的无保护符号导频设计，仿真验证其性能优势。
2025-09-30 cs.IT math.IT
The finite harmonic oscillator and its applications to sequences, communication and radar
本文描述和研究了有限域F_p上的p^3阶函数（信号）组成的一个新系统，称为振子系统，其中p是奇素数。新的函数被证明满足良好的自相关性，互相关和低峰均功率比的性质。此外，在离散傅里叶变换的操作下，振荡器系统是封闭的。介绍了该振荡器系统在离散雷达中的应用和数字通信原理。最后，给出了一个构造振子系统的显式算法。
2008-12-30 cs.IT math.IT
Coexistence Designs of Radar and Communication Systems in a Multi-path Scenario
针对多径环境下MIMO通信与雷达频谱共享的干扰问题，通过联合设计预编码器、雷达波形与接收滤波器最大化SINR，并采用交替最大化算法求解非凸问题。
2023-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO Radars and Massive MIMO Communication Systems can Coexist
该研究针对单小区大规模MIMO通信系统与MIMO雷达的共存场景，利用随机矩阵理论推导二者可实现速率与联合系统速率区域，发现基站的大量自由度可在无协同设计时实现低干扰，并通过仿真验证了结论。
2023-07-22 cs.IT eess.SP math.IT
Impact of Radar and Communication Coexistence on Radar's Detectable Target Parameters
在本文中，我们提出了我们的多输入多输出（MIMO）雷达和长期演进（LTE）蜂窝系统与多个基站（BS）之间的频谱共享算法。通过将正交波形投影到干扰信道矩阵的零空间上，分析了MIMO雷达对到达角、传播延迟和多普勒角频率的检测性能。比较分析了原始雷达波形和零投影雷达波形情况下雷达的可探测目标参数。我们提出的频谱共享算法通过选择不会由于雷达信号而对第i个LTE基站造成干扰的最佳干扰信道来使雷达性能损失最小。我们通过我们的分析和仿真结果表明，当我们提出的频谱共享算法被用来选择最好的通道上的雷达信号被投影在雷达性能检测的目标参数的损失是最小的。
2014-08-28 cs.IT cs.NI math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multi-Antenna Joint Radar and Communications
双功能雷达通信（DFRC）系统是5G后必不可少的和有前途的技术。在这项工作中，我们提出了一个强大的和统一的多天线DFRC传输框架，其中一个额外的雷达序列发送除了通信流，以提高雷达波束匹配能力，和速率分裂多址接入（RSMA），以更好地管理干扰。RSMA依赖于具有连续干扰消除（SIC）接收器的多天线速率分割（RS），以及将消息分割和编码为公共和专用流。我们设计的消息分裂和预编码器的雷达序列和通信流，以联合最大化加权和速率（WSR）和最小化雷达波束方向图近似均方误差（MSE）的每天线功率约束。提出了一种基于乘子交替方向法（ADMM）的迭代算法。数值结果首先表明，RSMA辅助DFRC实现WSR和波束图近似之间的更好的折衷比空分多址（SDMA）辅助DFRC有或没有雷达序列，和其他更简单的雷达通信策略，使用正交资源。我们还表明，RSMA辅助DFRC框架与雷达序列和不实现相同的权衡性能。这是因为在所提出的框架中更好地利用了公共流。RSMA的公共流实现了管理通信用户之间的干扰、管理通信与雷达之间的干扰以及波束图近似的三重功能。因此，通过在DFRC中启用RSMA，系统性能得到增强，同时系统架构得到简化，因为不需要使用额外的雷达序列和SIC。我们的结论是，RSMA是一个更强大的多址接入DFRC。
2021-03-14 cs.IT eess.SP math.IT
Fundamental Limits on Detection With a Dual-function Radar Communication System
研究了双功能多输入多输出雷达通信系统目标检测性能的基本限制。通过假设点状目标和通信接收机的存在，最大检测概率和实现最佳性能的发射波形的封闭形式的表达式推导。结果表明，对于所考虑的情况下，双功能系统应发送相干波形，以实现最佳的检测性能。此外，目标和通信接收器之间的角度间隔对可实现的检测性能具有很大影响。
2022-04-09 cs.IT eess.SP math.IT
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
RIS-Assisted Communication Radar Coexistence: Joint Beamforming Design and Analysis
集成传感与通信（ISAC）被认为是未来无线通信最有前途的技术之一。然而，通信雷达共存系统中的相互干扰是不容忽视的。受可重构智能表面（RIS）研究的启发，提出了一种双RIS辅助共存系统，其中部署两个RIS以增强通信信号并抑制相互干扰。我们的目标是联合优化RISs和雷达的波束形成，以最大限度地提高通信性能，同时保持雷达检测性能。研究的问题是具有挑战性的，因此，我们把它转化为一个等价的，但更容易处理的形式，通过引入辅助变量。然后，我们提出了一个基于惩罚对偶分解（PDD）的算法来解决由此产生的问题。此外，我们考虑了两种特殊情况：大雷达发射功率的情况下，低雷达发射功率的情况下。对于前者，我们证明了波束形成设计只取决于通信信道，相应的最优联合波束形成策略可以得到封闭形式。对于后者，我们通过块坐标下降（BCD）方法最大限度地减少相互干扰。通过结合这两种情况的解决方案，一个低复杂度的算法也被开发出来。最后，仿真结果表明，基于PDD和低复杂度的算法优于基准算法。
2022-01-19 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Radar-Communications Processing from a Dual-Blind Deconvolution Perspective
我们考虑一个一般的频谱共存的情况下，其中雷达和通信系统的信道和发射信号是未知的接收机。在该\textit{dual-blind deconvolution}（DBD）问题中，普通接收机接收与多个目标反射的雷达信号重叠的多载波无线通信信号。当雷达接收机不与发射机并置时，例如在无源或多基地雷达中，除了目标参数之外，发射信号也是未知的。类似地，除了发送的消息之外，通信信道在诸如车辆网络的动态环境中也可能是未知的。因此，在DBD场景中未知目标和通信参数的估计是非常具有挑战性的。在这项工作中，我们利用稀疏的通道来解决DBD铸造它作为一个原子范数最小化问题。我们的理论分析和数值实验表明，完美的恢复连续值的距离-时间和多普勒速度的多个目标，以及延迟-多普勒通信信道参数使用均匀间隔的时间样本的双盲接收机。
2021-11-11 cs.IT eess.SP math.IT
Dual-Function Radar-Communication System Aided by Intelligent Reflecting Surfaces
提出了一种基于智能反射面的双功能雷达通信系统的设计方案。我们考虑一个场景与一个目标和多个通信接收器，在那里没有视线之间的雷达和目标。雷达预编码矩阵和IRS权重被优化设计为最大化雷达接收机处的信噪比（SNR）和通信接收机处的SNR的加权和，其受到IRS权重的功率约束和恒模约束。该问题被解耦为两个子问题，即波形设计和IRS权重设计，并通过交替优化来解决。前一个子问题通过线性规划求解，后一个子问题通过四次多项式目标的流形优化求解。本文的主要贡献在于解决了基于四次目标函数优化的IRS权重设计子问题，并对IRS权重进行了单位模约束。仿真结果表明了该算法在不同系统配置下的收敛特性，以及利用IRS提高雷达和通信性能的有效性。
2022-04-10 cs.IT eess.SP math.IT
Radar Information Theory for Joint Communication and Parameter Estimation with Passive Targets
在本文中，我们推导出的信息理论性能界的通信数据率和参数估计误差，联合雷达和通信（JRC）系统。我们假设目标是半被动的，即它们使用有源组件接收信号，使用无源组件传递自己的信息。具体来说，我们让目标控制他们的无源反射器，以便通过基于反射的波束成形或后向散射将他们自己的信息传输回雷达。我们推导出的Cramer-Rao下界（CRBs）的均方误差估计的目标参数。目标模糊度函数（TAF）的概念在推导CRB中自然出现。使用这些TAF作为成本函数，我们提出了一种基于变分法的波形优化技术。此外，我们得出的数据率的下限，在前向和反向信道上的通信，在雷达和联合雷达和通信的情况下。通过数值例子，我们证明了这个框架的实用程序的发送波形设计，码本的建设，并建立相应的数据率的界限。
2021-07-07 cs.IT eess.SP math.IT
Covert Beamforming Design for Integrated Radar Sensing and Communication Systems
我们提出了隐蔽波束形成的设计框架，综合雷达传感和通信（IRSC）系统，雷达可以隐蔽地与合法用户的探测波形的覆盖下，而不会被窃听者发现。具体地说，通过联合设计的目标检测波束形成器和通信波束形成器，我们的目标是最大化的雷达检测互信息（MI）（或通信速率）受到隐蔽约束，通信速率约束（或雷达检测MI约束），和总功率约束。对于理想窃听者的信道状态信息（CSI）的情况下，我们转化为一系列的凸子问题的隐蔽波束形成设计问题，利用半定松弛，可以通过二分法搜索方法来解决。考虑到迭代优化的高复杂度，我们进一步提出了一种基于迫零准则的单次迭代隐蔽波束形成器设计方案。对于不完美窃听者的CSI场景，我们开发了一种松弛和限制的方法来解决鲁棒隐蔽波束形成设计问题。仿真结果表明，所提出的隐蔽波束形成方案的有效性，完美和不完美的CSI场景。
2022-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive and Fast Combined Waveform-Beamforming Design for mmWave Automotive Joint Communication-Radar
针对现有毫米波车载联合通信-雷达系统角视场有限、雷达估计精度低的问题，提出基于循环移位波束成形器与二维部分傅里叶压缩感知的自适应快速联合设计，可在通信性能小幅下降的代价下实现宽视场高精度雷达信道估计。
2020-09-06 cs.IT eess.SP math.IT
Coexistence of Communications and Cognitive MIMO Radar: Waveform Design and Prototype
新一代雷达系统将需要与其他射频（RF）系统共存，预测它们的行为并做出适当的反应以避免干扰。针对这一需求，本文设计、实现了基于自定义认知多输入多输出（MIMO）雷达原型的纯相位序列（恒功率），并对其性能进行了评估。所提出的发射波形避免了窄带干扰器或通信链路占用的频段，同时彼此之间具有小的互相关，以使它们在MIMO雷达接收机处具有可分离性。通过求解一个非凸双目标优化问题得到的优化序列集的性能，与最先进的同行相比，其适用性说明了开发的原型。一个现实的长期演进（LTE）的下行链路用于通信，和实时系统的实现进行了验证和评估，通过吞吐量计算的通信和雷达系统的检测性能测量。
2021-03-08 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Transmitter Design for Robust Secure Radar-Communication Coexistence Systems
针对存在窃听者的MISO安全通信与MIMO雷达频谱共享场景，提出基于S引理和半定松弛的双层鲁棒协同算法，联合设计波形与波束成形，在保障雷达检测性能的同时最大化用户最坏情况保密速率，实现了显著的速率增益并揭示了二者的权衡关系。
2024-01-26 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Design of surveillance radar and MIMO communication in cluttered environments
在这项研究中，我们考虑了一个频谱共享架构，其中多输入多输出通信系统合作与监视雷达共存。系统设计的自由度是两个系统的发射功率、用于雷达接收机处的脉冲压缩和干扰减轻的接收线性滤波器以及空时通信码本。设计准则是通信系统的输入和输出符号之间的互信息的最大化，受到旨在保障雷达性能的约束。与以前的研究不同，我们不需要两个系统之间的任何时间同步，我们保证在信号相关（内源性）和信号无关（外源性）干扰下巡逻区域的所有距离-方位角单元的雷达性能。这导致了一个非凸问题，并因此引入了一个近似的解决方案，使用块坐标上升法。提供了一个彻底的分析，以显示所提出的方法的优点，并强调可实现的互信息，在环境中的散射体的密度，和受保护的雷达单元的数量之间的内在权衡。
2019-07-18 cs.IT eess.SP math.IT
Using Massive MIMO Arrays for Joint Communication and Sensing
在超5G和6 G无线通信系统领域中越来越重要的趋势之一是对联合执行通信和环境感测的系统的研究。本文提出了使用基站（BS），我们称之为\textit{radar-BS}，配备了一个大规模的天线阵列来执行，使用相同的频率范围，与移动用户通信，并通过雷达扫描感测/监视周围环境。大规模天线阵列实际上既可以作为具有协同定位天线的MIMO雷达（发射指向正仰角的雷达信号）运行，又可以执行信号空间波束成形，以主要基于地面与用户进行通信。我们的研究结果表明，使用一个大规模的MIMO雷达基站的通信和雷达系统可以共存，相互干扰很小。
2019-12-01 cs.IT eess.SP math.IT
JCR70: A Low-Complexity Millimeter-Wave Proof-of-Concept Platform for A Fully-Digital MIMO Joint Communication-Radar
在毫米波（mmWave）波段具有多输入多输出（MIMO）架构的全数字宽带联合通信雷达（JCR）将实现高的联合通信和雷达性能，同时增强设计灵活性。具有少量位模数转换器（ADC）的量化接收器将为未来便携式设备和自动驾驶汽车提供实用的JCR解决方案，降低功耗。在本文中，我们提出了一个联合通信雷达的概念验证平台，名为JCR 70，这些JCR系统使用真实的信道测量在71-76 GHz频段的性能进行评估和演示。我们开发这个平台，通过扩展毫米波通信设置与一个额外的全双工雷达接收器，并通过捕获MIMO JCR信道使用移动天线在滑轨上。为了表征我们开发的测试JCR性能，我们进行了几次室内和室外实验，并对测量数据应用传统和先进的处理算法。此外，我们还将JCR 70平台的性能与INRAS Radarbook进行了比较，后者是最先进的77 GHz汽车雷达评估平台。结果表明，对于高达5 dB的信噪比，具有2-4位ADC的量化接收器的性能通常非常接近高分辨率ADC。我们的JCR 70平台具有73 GHz和2 GHz带宽的全数字JCR波形，由于更高的带宽和更大的合成天线孔径，因此比Radarbook具有更高的分辨率能力。
2020-06-23 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multi-Antenna Joint Communication and Radar Transmissions
速率分裂多址接入（RSMA）技术是一种基于多天线速率分裂（RS）技术的多用户多天线通信系统。在本文中，RSMA被引入作为一个统一的多址接入多天线雷达通信（RadCom）系统，其中的基站具有双重通信和雷达的能力，同时与下行链路用户和探测探测信号的方位角的利益。使用RS，消息被分成公共和私有部分，然后在预编码和传输之前被编码成公共和私有流。我们设计的消息分裂和预编码器的RadCom系统，使加权和速率（WSR）最大化，发射波束图近似所需的雷达波束图下的平均发射功率约束在每个天线。然后，我们提出了一个框架的基础上交替方向乘法（ADMM）来解决复杂的非凸优化问题。结果突出了RSMA的优点，统一RadCom传输和管理雷达和通信之间的干扰，在传统的空分多址（SDMA）技术。
2020-03-06 cs.IT eess.SP math.IT
Adaptive Virtual Waveform Design for Millimeter-Wave Joint Communication-Radar
现在可以在毫米波（mmWave）波段实现具有全数字基带生成和处理的联合通信和雷达（JCR）波形。先前的工作已经提出了一种基于毫米波无线局域网（WLAN）的JCR，其利用用于雷达的WLAN前导码。然而，目标速度估计的性能是有限的。在本文中，我们提出了一个虚拟的自适应毫米波JCR波形设计。所提出的系统发送几个非均匀放置的伪随机数来构造多个接收虚拟伪随机数，以提高速度估计精度，在通信数据速率的成本只有一个小的减少。我们评估JCR性能权衡使用克拉美-罗界（CRB）度量雷达估计和一种新的失真最小均方误差（MMSE）度量数据通信。此外，我们开发了三种不同的MMSE为基础的优化问题的自适应JCR波形设计。仿真结果表明，一个最佳的虚拟（非均匀）波形实现了显着的性能改善相比，均匀的波形。针对雷达CRB约束优化问题，改进了最优雷达作用距离和最优通信失真MMSE（DMMSE）。对于具有高DMMSE约束的通信DMMSE约束优化，增强了最优雷达CRB。对于加权MMSE平均优化，虚拟波形相对于均匀波形的优势随着降低的通信加权而增加。通过与传统的基于虚拟前导码计数的优化算法进行比较，发现传统算法在目标数目较少和信噪比较高的情况下收敛于MMSE算法。
2019-04-11 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO OFDM Dual-Function Radar-Communication Under Error Rate and Beampattern Constraints
在这项工作中，我们考虑了一个多输入多输出（MIMO）双功能雷达通信（DFRC）系统，该系统可以感知多个空间方向，并为多个用户提供服务。在采用正交频分复用（OFDM）传输格式和差分相移键控（DPSK）调制方式的基础上，研究了雷达和用户采用的辐射波形和接收滤波器的设计。该方法是以通信为中心的，在这个意义上，雷达为导向的目标优化的约束下的平均发射功率，对特定方向的功率泄漏，和每个用户的错误率，从而保障通信服务质量（QoS）。我们采用了一个统一的设计方法，允许一个广泛的家庭的雷达目标，包括估计和检测为导向的价值函数。我们设计了一个次优的解决方案的基础上交替优化所涉及的变量，一个凸的可行的搜索集的限制，和minorization-maximization，提供一个单一的算法在考虑家庭的所有雷达价值函数。最后，通过数值算例对算法的性能进行了检验.
2021-12-09 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Communication and Radar Sensing with Reconfigurable Intelligent Surfaces
在本文中，我们使用一个可重构智能表面（RIS），以提高毫米波双功能雷达通信系统的雷达感知和通信能力。同时本地化的目标，并为用户服务，我们建议自适应分区的RIS保留单独的RIS元素的传感和通信。我们设计了一个多阶段的分层码本定位的目标，同时确保一个强大的通信链路到用户。我们还提出了一种方法来选择在每个阶段中发射相同波束的次数，以达到期望的目标定位误差概率。所提出的算法通常需要更少的传输比一个穷举搜索方案，以实现所需的目标定位误差概率。此外，该算法的用户的平均频谱效率被发现是可比的RIS辅助的MIMO通信系统没有感测能力，并远远优于传统的MIMO系统没有RIS。
2021-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency Optimization in Radar-Communication Spectrum Sharing
能源效率，可能再加上基于认知和频谱共享的架构，是5G及更高标准中绿色通信的关键技术。在这种情况下，本文认为，多输入多输出通信系统协同共存的监视雷达：目标函数是通信系统的能量效率，而雷达操作是通过约束最小接收信号干扰比为一组的距离-方位角单元的受控场景，并没有时间同步之间的假设。自由度是两个系统的发射功率、空时通信码本和雷达接收机处的线性滤波器。由于目标函数和信号相关干扰（杂波）的存在，所产生的优化问题是非凸的：我们开发了一个块坐标上升近似解，并提供了一个全面的性能评估，以便得出所提出的方法的优点，以及可实现的能量效率，环境中散射体的密度，以及受保护的雷达单元组的大小。
2021-04-19 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Radar-Communication Waveform Design Based on Composite Modulation
联合雷达通信（JRC）波形可用于在同一频段内同时进行雷达探测和通信。然而，雷达检测处理需要包括用于匹配滤波的嵌入信息的波形的先验知识。为了消除这一要求，我们提出了一种基于复合调制的单模JRC波形，其中内部调制通过将比特序列映射到不同的正交信号来嵌入信息，外部调制对内部波形进行相位调制以满足检测的要求。通过调整正交信号的数量，可以在检测和通信性能之间进行折衷。此外，还定义了一个新的参数相异度来衡量检测性能对未知嵌入信息的鲁棒性。数值结果表明，该系统的误码率性能与多级频移键控系统相当，模糊函数与相位编码信号相当，相异性性能优于其他JRC系统。
2020-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
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
A Novel Bistatic Joint Radar-Communication System in Multi-path Environments
联合雷达通信（JRC）系统可以同时进行雷达探测和通信。在本文中，我们提出了一种适用于多径环境的双基地JRC系统。基于一种新的联合波形，设计了一种用于目标检测和信道估计的联合检测过程。同时，提出了一种利用从检测过程中获取的信道状态信息的低成本信道均衡方法。数值结果表明，该系统的误符号率与二进制频移键控系统的误符号率相近，而在多径环境下信噪比要求比单径环境下高不到2 dB，从而达到10-5的误符号率。此外，联合检测过程不需要知道嵌入信息，检测性能对未知信息具有鲁棒性。
2020-06-30 cs.IT eess.SP math.IT
Combined Radar and Communications with Phase-Modulated Frequency Permutations
本文研究雷达与通信一体化问题，证明MPSK调制对雷达局部精度影响可忽略，并提出基于Lehmer码和匈牙利算法的相位调制频率排列新信令方案，同时从通信和感知两个角度给出了理论性能分析。
2022-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Enabled Transmitter Design for Joint Radar and Communication
Univ. of Cassino and Southern Lazio（卡西诺和南拉齐奥大学）；Univ. of Naples “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）
本文提出基于RIS的双功能雷达通信发射机设计，通过联合优化源波形和RIS相移，实现高效ISAC系统性能提升。
2025-07-08 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Radar and Multicast-Unicast Communication: A NOMA Aided Framework
研究了非正交多址（NOMA）辅助的雷达与多播-单播联合通信（Rad-MU-Com）新概念。采用相同的频谱资源，多输入多输出（MIMO）双功能雷达通信（DFRC）基站检测以雷达为中心的用户（R用户），同时向R用户和以通信为中心的用户（C用户）发送混合的多播-单播消息。特别地，多播信息旨在用于R用户和C用户两者，而单播信息仅旨在用于C用户。更明确地说，NOMA用于促进这种双频谱共享，其中多播和单播信号在功率域中叠加，并且叠加的通信信号也被用作雷达探测波形。针对单R用户和单C用户系统，提出了一种基于NOMA的波束形成器辅助的联合Rad-MU-Com框架。基于此框架，单播速率最大化问题，制定通过优化所采用的波束形成器，同时满足组播的速率要求和预定义的精度的雷达波束图案。由此产生的非凸优化问题的解决基于惩罚的迭代算法，以找到一个高质量的近优解。最后，我们的数值结果表明，显着的性能增益可以实现该计划的基准计划。
2022-04-30 cs.IT eess.SP math.IT
Radar-enabled ambient backscatter communications
本研究利用雷达杂波作为载波信号实现环境反向散射通信，提出了两种无需与雷达发射机协调的编解码方案，支持多标签接入，并在传输速率与错误概率间实现权衡。
2023-04-05 cs.IT eess.SP math.IT
Information-Theoretical Approach to Integrated Pulse-Doppler Radar and Communication Systems
集成的传感和通信通过将传感和通信功能相结合来提高效率、准确性和成本节约，从而改进了系统的设计。最佳集成需要了解传感和通信之间的权衡，但由于缺乏统一的性能指标，这可能很困难。在本文中，信息理论的方法是用来设计一个统一的度量系统。引入了一个感知率来衡量脉冲多普勒雷达系统所获得的信息量。在封闭的形式获得的近似和下限的感测率。使用派生的传感信息和通信速率，最佳的带宽分配策略，发现最大化的频谱效率的加权和传感和通信。仿真结果证实了近似的有效性和建议的带宽分配的有效性。
2023-02-10 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Precoding and Combining for mmWave Full-Duplex Joint Radar and Communication Systems under Self-Interference
本文针对毫米波全双工联合雷达与通信系统，提出基于广义特征值的混合预编码与模拟合并设计，在保证雷达增益和通信速率的同时有效抑制自干扰，并通过OFDM雷达实现高精度目标距离与速度估计。
2024-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Active and Passive Beamforming Design for IRS-Aided Radar-Communication
本文研究了一种智能反射面辅助雷达通信系统（Radcom），利用智能反射面辅助雷达通信基站（BS）实现通信信号和雷达信号的联合传输，实现对通信用户的服务和对目标的跟踪。本文的目的是通过联合优化有源波束形成器，包括通信波束形成器和雷达波束形成器，在Radcom BS和在IRS的相移，受通信用户所需的最小信号干扰噪声比（SINR），雷达所需的最小SINR，和互相关图案设计，以最小化在Radcom BS的总发射功率。特别是，我们考虑两种情况下，即情况I和情况II，基于存在或不存在的雷达互相关设计和干扰的IRS上的Radcom BS。对于不考虑互相关设计和干扰的情况I，证明了不需要专用雷达信号，从而大大降低了实现复杂度，简化了算法设计。然后，提出了一种基于惩罚的算法来解决由此产生的非凸优化问题。而对于考虑互相关设计和干扰的情况II，我们揭示了一般需要专用雷达信号来提高系统性能。由于所得到的优化问题是更具有挑战性的解决相比，情况I，半定松弛（SDR）的交替优化（AO）算法提出。仿真结果验证了所提算法的有效性，也表明了所提方案优于各种基准方案。
2022-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Dual-Functional Radar-Communication Satellite Systems
在本文中，我们考虑了一个多天线双功能雷达通信（DFRC）卫星系统，其中卫星具有双重能力，同时与下行链路卫星用户（SU）和探测探测信号的移动目标进行通信。为了设计一个合适的DFRC波形，我们研究了速率分裂多址（RSMA）辅助DFRC波束形成，并采用克拉美-罗界（CRB）作为雷达性能指标，这代表了一个下界的方差无偏估计。波束成形被优化以最小化受制于SU的服务质量（QoS）约束和每馈送发射功率预算的CRB。利用所设计的DFRC波形，实现了双基地卫星通信和地面/海面目标探测的同时进行。仿真结果表明，在多波束卫星系统中，RSMA辅助的DFRC波束形成在通信-感知权衡和目标估计性能方面优于传统的空分多址（SDMA）策略。
2022-03-26 cs.IT eess.SP math.IT
