集成感知与通信中的最优发射波束成形

目录

第一部分：原理详解

1.1 引言

1.2 系统模型

1.2.1 信号传输模型

1.2.2 感知性能度量

1.2.3 通信接收机架构

1.3 波束方向图匹配设计

1.3.1 问题表述

1.3.2 半定松弛方法

1.3.3 最优性分析

1.4 最小加权波束增益最大化设计

1.4.1 问题表述

1.4.2 半定松弛与求解

1.4.3 性能比较与理论洞察

第二部分：结构化伪代码

算法 1：基于半定松弛的波束方向图匹配求解（Type-I 接收机）

算法 2：基于半定松弛的波束方向图匹配求解（Type-II 接收机）

算法 3/4：最小加权波束增益最大化求解（通用框架）

算法 5：秩一解构造（Rank-One Construction）

第三部分：代码复现

脚本1：ISAC系统基础模型与信道生成

脚本2：波束方向图匹配设计实现

脚本3：最小加权波束增益最大化设计

脚本4：性能比较与复杂度分析

系统使用说明

环境配置

执行顺序

关键实现细节

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mindmap
  root((集成感知与通信ISAC
  最优发射波束赋形))
    研究背景与动机
      传统方法局限
        频谱共享CRSS协调受限
        雷达为中心通信速率低
      现有ISAC缺陷
        专用雷达信号引入通信干扰
        波束赋形匹配准则复杂度高
    系统模型
      硬件设置
        基站配备均匀线阵ULA
        多用户单天线下行链路
      信号构成
        承载信息信号 sk
        专用雷达信号 s0
      约束条件
        基站最大总发射功率
    核心创新一：两类接收机
      Type-I接收机
        传统遗留设备
        无法消除雷达干扰
        SINR包含雷达协方差矩阵
      Type-II接收机
        本文全新提出
        利用先验已知伪随机序列
        在解码前完美消除雷达干扰
        SINR仅含用户间干扰