Joint Radar-Communications Strategies for Autonomous Vehicles
自动驾驶汽车不断评估其环境，以选择路线，遵守交通规则并避免危险。为此，这些车辆配备了无线通信收发器以及多个传感器，包括汽车雷达。自动驾驶汽车实现雷达和通信的事实促使以联合的方式设计这些功能。这种双功能雷达通信（DFRC）的设计是最近的工作的一个大机构的焦点。这些方法可以导致在尺寸、成本、功耗、鲁棒性和性能方面的实质性增益，特别是当雷达和通信都在相同范围内操作时，这是车辆应用中的情况。本文概述了DFRC策略的广泛范围及其与自动驾驶汽车的相关性。我们确定了汽车雷达技术的独特特征及其与自动驾驶汽车无线通信要求的结合。然后，我们绘制了现有的DFRC方法及其在自动驾驶汽车背景下的优缺点，并讨论了实现其全部潜力的主要挑战和可能的研究方向。
2020-05-28 cs.IT 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
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
Joint Robust Transmit/Receive Adaptive Beamforming for MIMO Radar Using Probability-Constrained Optimization
针对多输入多输出（MIMO）雷达的发射和接收信号导向矢量同时存在高斯和任意分布失配的情况，提出了一种基于概率约束优化的MIMO雷达发射/接收联合鲁棒自适应波束形成方法。利用对偶理论还推导出了概率约束的紧下界。所提出的概率约束鲁棒波束形成问题是一个非凸的NP-困难问题。然而，我们将其成本函数重新表示为双二次函数，而概率约束分为发送和接收部分。然后，提出了一种基于二阶锥规划的块坐标下降法来解决双凸问题。仿真结果表明，与最坏情况和其他现有的最先进的MIMO雷达联合发射/接收鲁棒自适应波束形成方法相比，所提出的波束形成方法具有更好的鲁棒性。
2015-08-10 cs.IT math.IT
Target Detection Performance of Spectrum Sharing MIMO Radars
未来的无线通信系统被设想为与诸如雷达的其他服务共享射频（RF）频谱，以便满足不断增长的频谱需求。在本文中，我们考虑蜂窝系统和雷达之间的共信道频谱共享。我们解决的问题，目标检测的雷达是受其波形的方式，它不会造成干扰蜂窝系统。我们考虑多输入多输出（MIMO）雷达和MIMO蜂窝通信系统与$\mc K$基站（BS）。我们提出了一种频谱共享算法，该算法通过将雷达波形投影到干扰信道的零空间上，来引导雷达零值，朝向“选定”BS，从而保护其免受雷达干扰。在$\mc K$ BS中，基于保证最小波形劣化来选择该BS。我们研究了这种零空间投影（NSP）波形的目标检测能力，并将其与正交波形进行了比较。我们推导出广义似然比测试（GLRT）的目标检测和NSP和正交波形的检测器统计。理论分析和蒙特卡罗仿真研究了非相干信号和正交信号的目标检测性能。
2014-08-14 cs.IT math.IT
Multi-target Radar Detection within a Sparsity Framework
传统的雷达检测方案通常针对单目标场景进行研究，当场景中存在多个目标时，它们可能是非最优的。在本文中，我们开发了一个框架来讨论多目标检测方案与稀疏重建技术，是基于奈曼皮尔逊准则。我们将描述一个初步结果，在这个框架中的虚警概率与LASSO的稀疏重建技术。然后，将讨论验证这一结果的几个模拟。最后，我们描述了几个研究途径，以进一步追求这个框架。
2013-11-06 cs.IT math.IT
Target Tracking: Statistics of Successive Successful Target Detection in Automotive Radar Networks
本文提出汽车雷达网络中的目标跟踪概率度量，研究块MAC协议下的最优参数选择，并揭示检测概率最优参数未必使跟踪概率最优，从而支持面向不同车辆用例QoS需求的自适应雷达参数配置。
2025-11-06 cs.IT 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
OTFS for Joint Radar and Communication: Algorithms, Prototypes, and Experiments
本研究提出基于OTFS信号的雷达通信一体化系统，包含快速感知、自干扰消除、生命体征监测及人/非人目标区分方法，搭建SDR原型并验证了其在多场景下的检测与分类有效性。
2025-10-01 cs.IT math.IT
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
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
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
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
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
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
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
The Incidence and Cross Methods for Efficient Radar Detection
雷达系统的设计目的是探测我们周围目标的位置和速度。雷达发射波形，该波形从目标反射回来，并且接收回波波形。在常用的模型中，回波是发射波形的几个延迟多普勒频移的叠加和噪声分量的总和。延迟和多普勒参数分别对目标和雷达之间的距离和相对速度进行编码。使用标准的数字到模拟和采样技术，延迟多普勒参数的估计任务，其中包括波形，减少到有限长度N的复杂序列的问题。在这些笔记中，我们介绍了雷达检测的入射和交叉方法。它们的优点之一是对非均匀雷达场景的鲁棒性，即，用于感测大物体附近的小目标。对于r个目标，关联法和交叉法的运算复杂度分别为O（NlogN + r^3）和O（NlogN + r^2）。在噪声环境下，这些是最快的雷达检测技术。这两种方法都采用线性调频脉冲序列，这是常用的雷达系统，因此是有吸引力的现实世界的应用。
2013-09-15 cs.IT math.IT
Joint Estimation of DOA and Frequency with Sub-Nyquist Sampling in a Binary Array Radar System
近年来，结合亚奈奎斯特技术的几种阵列雷达结构及其相应的算法得到了广泛的研究。研究了阵列雷达在亚奈奎斯特速率下对多个窄带信号的载频和波达方向估计问题。提出了一种新的亚奈奎斯特阵列雷达结构（一个二元阵列雷达分别连接到一个多陪集结构与M支）和一个有效的联合估计算法，可以匹配频率与相应的DOA。本文还提出了一种延迟模式扩充方法，使系统的可识别信号数能力从M-1增加到Q-1（Q为扩展自由度）。我们进一步得出结论，最小总采样率2 MB足以识别$ {K \leq Q-1}$内最大带宽$B$的窄带信号。仿真结果验证了估计算法和增广方法的有效性和性能。
2018-10-26 cs.IT eess.SP math.IT
Integrated Sensing and Communication for Large Networks using Joint Detection and a Dynamic Transmission Strategy
本文研究大型网络通感一体化系统，针对雷达模式因双重路径损耗而性能脆弱的问题，提出动态传输策略（DTS）与单双站联合检测方法，以牺牲部分通信性能和检测数量为代价，显著提升了雷达检测质量与整体性能。
2023-05-23 cs.IT eess.SP math.IT
RIS-Enabled Transmitter Design for Joint Radar and Communication
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 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
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 Beamforming and Association Design for MIMO Radar
雷达接收机的一个关键任务是数据关联，它将雷达目标检测分配给目标滤波器航迹。鉴于其重要性，本文介绍了联合设计多输入多输出（MIMO）雷达发射波束方向图的问题及相应的数据关联方案。我们表明，耦合的波束形成和关联子问题可以方便地参数化，我们称之为模糊图，它规定，如果两个目标是消除模糊的波束形成设计或数据关联方案。模糊度图的选择决定了两个子问题中的哪一个更困难，因此允许一个与另一个的性能进行交易，从而导致检测-关联权衡。本文展示了如何设计的波束方向图和关联方案，为一个给定的模糊度图。然后讨论了如何选择一个模糊图实现接近最佳的检测-关联权衡。
2018-09-10 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
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
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
Co-Designing Statistical MIMO Radar and In-band Full-Duplex Multi-User MIMO Communications -- Part II: Joint Precoder, Radar Code, and Receive Filters Design
本文针对统计MIMO雷达与带内全双工多用户MIMO通信的频谱共享问题，提出基于复合加权和互信息的联合设计框架，并采用块坐标下降与交替投影方法优化雷达码、预编码器和接收滤波器，实验验证了算法收敛性、干扰抑制能力和数据速率稳定性。
2024-03-28 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Design of Transmit Waveforms and Receive Filters for MIMO Radar via Manifold Optimization
发射波形和接收滤波器的联合设计问题是多输入多输出（MIMO）雷达系统的许多应用场景中所期望的。在本文中，联合设计问题下的信号与干扰加噪声比（SINR）的性能指标，在这种情况下，该问题被制定为最大化的SINR在接收端受到一些实际的发射波形约束。基于流形优化方法，提出了一种求解非凸约束优化问题的数值算法。流形优化方法在许多工程应用中已被证明是强大而灵活的。该算法能够在统一的框架下有效地解决不同波形约束下的信干噪比最大化问题。数值实验表明，该算法优于现有的基准在计算效率和实现可比的信干噪比性能。
2021-02-10 cs.IT eess.SP 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
NOMA-Aided Joint Radar and Multicast-Unicast Communication Systems
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。多输入多输出（MIMO）双功能雷达通信（DFRC）基站使用相同的频谱资源检测雷达中心用户（R用户），同时向R用户和通信中心用户（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。首先，提出了一种基于波束形成器的NOMA辅助的联合Rad-MU-Com框架，用于具有单个R用户和单个C用户的系统。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。接下来，该系统被扩展到多对R-和C-用户的情况下，提出了一个基于簇的NOMA辅助联合Rad-MU-Com框架。联合波束形成器的设计和功率分配优化问题，制定在每个C-用户的单播速率的总和最大化，每个R&C对的最小组播速率和检测多个R-用户的雷达波束方向图的准确性的约束。由此产生的联合优化问题有效地解决了另一种基于惩罚的迭代算法。
2022-01-25 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
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 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
Radar Target Detection aided by Reconfigurable Intelligent Surfaces
在这项工作中，我们考虑的目标检测问题，在传感架构中，雷达是由一个可重构智能表面（RIS）的帮助下，可以建模为一个阵列的子波长小反射元件能够施加一个可调的相移的冲击波，并最终提供一个额外的目标回波的雷达。理论分析进行了密切和广泛的间隔（相对于目标）雷达和RIS和不同的波束配置，并提供了一些例子来表明，大的增益可以实现所考虑的检测架构。
2021-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Waveform and Passive Beamformer Design in Multi-IRS-Aided Radar
智能反射面（IRS）技术近年来在非视距雷达遥感中引起了极大的兴趣。现有的工作主要集中在设计单IRS波束形成器，这个问题。在文献中，本文首次考虑了多个IRS辅助的多输入多输出（MIMO）雷达，并联合设计了发射单模波形和最佳IRS波束形成器。为此，我们推导出Cramer-Rao下界（CRLB）的目标到达方向（DoA）作为性能指标。从硬件角度来看，单模传输序列是首选波形。我们表明，通过适当的变换，联合设计问题可以重新表述为两个么模二次规划（UQP）。为了处理这两个UQP的NP难性质，我们提出了多模波形和波束形成设计的多IRS雷达（UBeR）算法，利用低成本的功率方法的迭代。数值实验表明，从我们的UBeR算法得到的MIMO波形和相移是有效的，以改善CRLB的DoA估计。
2023-03-12 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 radar and communications with multicarrier chirp-based waveform
我们考虑了一个多载波的啁啾为基础的联合雷达和通信（JRC）系统的波形，并推导出其时间离散的周期模糊函数（AF）。波形的优点在于它包括一组波形参数（例如，啁啾率），其与发射序列一起可以被选择以沿着延迟轴或多普勒轴将AF灵活地成形为图钉状或脊状。这些形状适用于不同的使用情况，例如，目标检测或时间和频率同步。结果表明，在大多普勒频率信道上，该算法的信号检测性能优于OFDM和DFT-s-OFDM。此外，它示出了如何发送序列可以被选择，以实现0 dB的峰均功率比（PAPR）的波形。
2022-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Joint DOD and DOA Estimation in Slow-Time MIMO Radar via PARAFAC Decomposition
针对慢时间MIMO雷达多普勒域样本不足问题，提出基于新张量模型与改进交替最小二乘的PARAFAC分解方法，利用阵列范德蒙德结构实现性能更优的联合DOD与DOA估计，仿真验证了有效性。
2020-07-30 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
One-bit LFMCW Radar: Spectrum Analysis and Target Detection
一位雷达通过一位ADC完成信号的采样和量化，由于其低成本和低功耗，在许多民用应用中是一种很有前途的技术。本文研究了一比特LFMCW雷达存在的问题，提出了一种降维广义近似消息传递（DR-GAMP）两级目标检测方法。首先分析了多目标场景下一比特量化信号的频谱特性。结果表明，高次谐波可能导致虚警，不能忽略。其次，在频谱分析的基础上，提出了基于DR-GAMP的目标检测方法。首先采用线性预处理方法和目标预检测进行降维，然后利用GAMP算法抑制高次谐波，恢复真实目标。最后，对典型参数下的一比特LFMCW雷达性能进行了数值仿真。结果表明，与采用线性处理方法的常规雷达相比，当目标输入信噪比较低时，1比特LFMCW雷达具有约$1.3$ dB的性能增益。在存在强目标时，它有大约$1.0$ dB的性能损失。
2020-09-10 cs.IT eess.SP math.IT
Frequency Permutation Subsets for Joint Radar and Communication
本文针对联合雷达与通信系统，提出频率排列子集选择方法，结合整数规划与匈牙利算法接收机设计，在改善通信误码率的同时降低雷达旁瓣并提升感知精度。
2022-07-21 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
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
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
MIMO Radar Target Localization and Performance Evaluation under SIRP Clutter
多输入多输出（MIMO）雷达在过去的几十年里已经成为一个蓬勃发展的研究课题。在MIMO雷达背景下，有时将雷达杂波建模为非高斯过程更准确，更具体地说，通过使用球不变随机过程（SIRP）模型。本文主要研究了SIRP杂波下MIMO雷达目标角间距的估计和性能分析。首先，我们提出了一个迭代的极大似然以及迭代的最大后验估计，在SIRP杂波背景下的目标的间距参数估计。然后，我们推导和比较各种Cramér-Rao-like边界（CRLB）的性能评估。最后，我们解决的问题，通过使用的角度分辨率限制（ARL）的概念，目标的可分辨性，并推导出一个解析的，封闭形式的表达式的ARL的基础上史密斯准则，两个紧密间隔的目标之间的MIMO雷达背景下SIRP杂波。为了这个目的，我们还获得了非矩阵，封闭形式的表达式为每个CRLB。最后，我们提供了数值模拟来评估所提出的算法的性能，推导出的ARL表达式的有效性，并揭示ARL的有见地的属性。
2016-03-29 cs.IT math.IT stat.AP
Multi-Antenna Joint Radar and Communications: Precoder Optimization and Weighted Sum-Rate vs Probing Power Tradeoff
为了进一步挖掘联合多天线雷达通信系统的潜力，我们提出了两种传输技术分别基于分离和共享天线部署。这两种技术的目的是最大化的加权和速率（WSR）和探测功率在目标的位置下的天线的平均功率约束，使系统可以同时与下行链路用户进行通信，并在同一频段内检测到的目标。基于加权最小均方误差（WMMSE）方法，利用半定规划（SDP）设计了分离部署传输，利用优化最小化（MM）算法求解了共享部署问题。数值结果表明，在雷达波束形成中，共享部署优于分离部署。在所提出的传输和两个实际上更简单的双功能实现之间比较了WSR和目标处的探测功率之间的权衡，时分和频分。结果表明，虽然分离部署实现了频谱共享，但与频分相比，其性能有所下降，而共享部署的性能优于频分和频分，在一定条件下甚至优于时分。
2021-01-28 cs.IT eess.SP math.IT
MIMO-OFDM Joint Radar-Communications: Is ICI Friend or Foe?
载波间干扰（ICI）是OFDM联合雷达通信（JRC）系统在高移动性环境下面临的一个重大挑战。在本文中，我们提出了一种新的ICI感知算法的MIMO-OFDM JRC系统检测多个目标的存在和估计其延迟多普勒角参数。首先，利用空间协方差矩阵与目标时延和多普勒无关的特点，利用MUSIC算法进行角度估计。对于每个估计的角度，我们接下来制定的联合载波频率偏移（CFO）和信道估计的问题，通过一个APES（幅度和相位估计）的空间滤波方法，通过转换的延迟多普勒参数化的雷达信道到一个非结构化的形式的雷达延迟多普勒估计。考虑到在给定角度存在多个目标，我们设计了一个迭代的干扰抵消基于正交匹配追踪（OMP）的过程中，在每次迭代的广义似然比测试（GLRT）检测器被用来形成决策统计，提供作为副产品的最大似然估计（MLE）的雷达信道和CFO。在最后一步中，目标检测是在延迟多普勒域中使用目标特定的，ICI净化的信道估计在时间和频率上，其中CFO估计被用来解决多普勒模糊度，从而把ICI从敌人到朋友。该算法可以进一步利用ICI效应引入一个额外的维度（即CFO）的目标可分辨性，这使得解决目标位于相同的延迟多普勒角单元。仿真结果表明，该方法的ICI开发能力，并展示其优越的检测和估计性能，在高移动性的情况下，传统的方法。
2021-03-29 cs.IT eess.SP math.IT
Waveform Selection for Radar Tracking in Target Channels With Memory via Universal Learning
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；U.S Army Research Laboratory（美国陆军研究实验室）
在跟踪雷达中，由于目标的运动轨迹和动态干扰的影响，传感环境在跟踪过程中经常发生显著变化。使用关于场景状态的部分信息来调整雷达的波形已经被示出在许多实际场景中提供性能益处。此外，雷达测量通常表现出很强的时间相关性，允许基于存储器的学习算法有效地学习波形选择策略。本文研究了一种雷达系统，它以上下文树的形式建立了雷达-环境界面的压缩模型。雷达使用这种基于上下文树的模型来选择信号相关目标通道中的波形，这可能会对雷达的策略做出不利的响应。该方法保证渐近收敛到平均成本最优策略的任何固定的目标信道，可以表示为一个马尔可夫过程的顺序U < $\infty$，其中常数U是未知的雷达。所提出的方法进行了测试，在仿真研究中，并提供跟踪性能的改善，超过两个国家的最先进的波形选择方案。
2021-08-02 cs.IT cs.LG eess.SP
Dynamic Length FSK Waveforms for Joint Communications and Radar
本文提出基于FSK的动态子脉冲数联合通信与雷达波形设计，通过监测频谱平坦度动态形成雷达波形以保证延迟估计精度，并利用布朗运动过程估计子脉冲数分布，数值实验验证了其近似分布准确性与感知性能。
2025-09-15 cs.IT eess.SP math.IT
Transmit Design for Joint MIMO Radar and Multiuser Communications with Transmit Covariance Constraint
在本文中，我们考虑设计的多输入多输出（MIMO）发射机，同时作为MIMO雷达和基站的下行链路多用户通信。为了保证MIMO雷达的性能，除了功率约束外，还要求发射波形的协方差等于给定的最优协方差。在此约束下，我们制定和解决信号干扰噪声比（SINR）的平衡问题，多用户发射波束成形通过凸优化。考虑到这种约束不能完全消除干扰，我们引入脏纸编码（DPC），以进一步消除干扰，并制定在DPC制度的SINR平衡和和速率最大化问题。虽然这两个问题都是非凸的，我们表明，他们可以重新制定凸优化通过拉格朗日和下行链路-上行链路的对偶。此外，我们提出了基于梯度投影的算法来解决等效的对偶问题的SINR平衡，在发射波束成形和DPC制度。仿真结果表明，DPC的发射波束形成的显着性能改善，也表明，通信发射机的自由度是由协方差的秩的限制。
2021-09-02 cs.IT eess.SP math.IT
Sub-Nyquist Radar Systems: Temporal, Spectral and Spatial Compression
常规雷达向感兴趣的目标发射电磁波。在输出脉冲之间，雷达测量从目标反射的信号，以确定它们的存在，范围，速度和其他特征。雷达系统面临着多重挑战，产生了许多权衡，如带宽与距离分辨率和停留时间与多普勒分辨率。在MIMO雷达中，高分辨率需要大口径和大量天线，增加了硬件和处理要求。最近，在采样理论和雷达信号处理中提出了新的方法，以允许从低于奈奎斯特速率获得的样本中进行目标检测和参数恢复。这些技术利用目标场景的稀疏性，以减少所需的样本、脉冲和天线的数量，一方面打破带宽、驻留时间和天线数量与距离、多普勒和方位分辨率之间的联系。本文介绍了这种所谓的亚奈奎斯特雷达范例，并描述了相应的采样和恢复算法，利用压缩感知技术来执行时间和空间压缩。我们专注于非雷达成像应用和调查许多最近的压缩雷达系统。我们的目标是审查的主要影响压缩雷达参数分辨率以及数字和模拟的复杂性。调查包括快速和慢速时间压缩方案以及空间压缩方法。我们表明，除了大幅降低速率，压缩也可以使通信和雷达频谱共享。在整个文件中，我们认为压缩雷达的理论和实践方面，目前的硬件原型实现，演示实时目标参数恢复从低速率的脉冲多普勒和MIMO雷达的样本。
2018-07-30 cs.IT eess.SP math.IT
Joint and Robust Beamforming Framework for Integrated Sensing and Communication Systems
本文针对不完美CSI下的多用户多目标ISAC系统，提出一种联合通信与雷达波束赋形框架，以MSE或SCNR为雷达约束最大化总频谱效率，并通过NEPv与交替优化实现低复杂度鲁棒求解。
2024-09-03 cs.IT eess.SP math.IT
Frequency Permutations for Joint Radar and Communications
提出了一种基于步进频率雷达波形的雷达与通信联合技术。通过使用频率音调序列的排列实现的波形中的随机化被用于数据传输。提出了一种新的信令方案，其中输入数据和波形之间的映射是基于称为Lehmer码的高效组合变换来执行的。考虑最佳最大似然（ML）检测，推导出加性高斯白噪声（AWGN）信道中通信块错误概率的联合界和最近邻近似。结果进一步扩展到包括莱斯衰落信道模型，其中瑞利衰落信道模型作为一种特殊情况。此外，一个有效的通信接收机的实现进行了讨论，匈牙利算法的基础上，实现了最佳的性能与更低的操作复杂度相比，一个穷举搜索。从雷达的角度来看，两个关键的分析工具，即模糊函数（AF）和费舍尔信息矩阵的推导。此外，精确的Cramer-Rao下界（CRLB）的延迟和多普勒估计误差的近似推导出的基础上的波形的距离和速度估计精度进行了分析。数值例子是用来突出的分析的准确性，并说明所提出的波形的性能。
2021-10-25 cs.IT eess.SP math.IT
