Consider a downlink integrated sensing and communications (ISAC) system in which a base station employs linear beamforming to communicate to $K$ users, while simultaneously uses sensing beams to perform a sensing task of estimating $L$ real parameters. How many beamformers are needed to achieve the best performance for both sensing and communications? This paper establishes bounds on the minimum number of downlink beamformers, in which sensing performance is measured in terms of the Cramér-Rao bound for parameter estimation and communications performance is measured in terms of the signal-to-interference-and-noise ratios. We show that an ISAC system requires at most $K + \sqrt{\frac{L(L+1)}{2}}$ beamformers if the remote users have the ability to cancel the interference caused by the sensing beams. If cancelling interference due to the sensing beams is not possible, the bound becomes $\sqrt{K^2 + \frac{L(L+1)}{2}}$. Interestingly, in the latter case, the bound on the number of beamformers is less than the sum of the bounds for each task individually. These results can be extended to sensing tasks for which the performance is measured as a function of $d$ quadratic terms in the beamformers. In this case, the bound becomes $K + \sqrt{d}$ and $\sqrt{K^2 + d}$, respectively. Specifically, for estimating complex path losses and angles-of-arrival of $N_\text{tr}$ targets while communicating to $K$ users, the bound on the minimum number of beamformers scales linearly in $K$ and in $N_\text{tr}$, assuming interference from sensing can be cancelled. When interference cancellation is not possible, the following exact characterization for the case of $N_\text{tr} = 1$ can be obtained: when $K=0$ or $1$, two beamformers should be used; when $K \ge 2$, exactly $K$ beamformers should be used, i.e., communication beamformers alone are already sufficient.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
从头开始了解Transformer
AI科技评论
25+阅读 · 2019年8月28日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
深入理解BERT Transformer ,不仅仅是注意力机制
大数据文摘
22+阅读 · 2019年3月19日
多图带你读懂 Transformers 的工作原理
AI研习社
10+阅读 · 2019年3月18日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
一天精通无人中级篇:遥控器协议 S-BUS
无人机
54+阅读 · 2018年12月20日
BiSeNet:双向分割网络进行实时语义分割
统计学习与视觉计算组
22+阅读 · 2018年8月23日
一文读懂生成对抗网络GANs(附学习资源)
数据派THU
10+阅读 · 2018年2月9日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
反制无人机:乌克兰提供的五点启示
专知会员服务
4+阅读 · 9月23日
《各指挥层级均亟需红队能力》报告
专知会员服务
5+阅读 · 9月23日
《航电任务系统框架(FAMOS)》50页报告
专知会员服务
4+阅读 · 9月22日
《对抗行动中的人工智能与自主性》智库报告
专知会员服务
7+阅读 · 9月22日
《从数据到胜利:战争中的分析优势之争》
专知会员服务
10+阅读 · 9月22日
战争不仅需要机器人:人类仍不可或缺
专知会员服务
5+阅读 · 9月21日
《描绘美国防部创新基础设施的未来蓝图》100页
专知会员服务
10+阅读 · 9月21日
相关VIP内容
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员