مقاله مرزهای عملکرد و بهینه‌سازی برای سنجش دوپلر دو استاتیک مبتنی بر نسبت CSI در سیستم‌های ISAC

چکیده

Bi-static sensing is crucial for exploring the potential of networked sensing capabilities in integrated sensing and communications (ISAC). However, it suffers from the challenging clock asynchronism issue. CSI ratio-based sensing is an effective means to address the issue. Its performance bounds, particular for Doppler sensing, have not been fully understood yet. This work endeavors to fill the research gap. Focusing on a single dynamic path in high-SNR scenarios, we derive the closed-form CRB. Then, through analyzing the mutual interference between dynamic and static paths, we simplify the CRB results by deriving close approximations, further unveiling new insights of the impact of numerous physical parameters on Doppler sensing. Moreover, utilizing the new CRB and analyses, we propose novel waveform optimization strategies for noise- and interference-limited sensing scenarios, which are also empowered by closed-form and efficient solutions. Extensive simulation results are provided to validate the preciseness of the derived CRB results and analyses, with the aid of the maximum-likelihood estimator. The results also demonstrate the substantial enhanced Doppler sensing accuracy and the sensing capabilities for low-speed target achieved by the proposed waveform design.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

سنجش دو استاتیک برای کاوش در پتانسیل قابلیت سنجش شبکه در سنجش و ارتباطات یکپارچه (ISAC) بسیار مهم است.با این حال ، این مسئله از مسئله ناهمزمینی ساعت چالش برانگیز رنج می برد.سنجش مبتنی بر نسبت CSI ابزاری مؤثر برای رسیدگی به مسئله است.مرزهای عملکرد آن ، به ویژه برای سنجش داپلر ، هنوز کاملاً درک نشده است.این کار تلاش می کند تا شکاف تحقیق را پر کند.با تمرکز بر روی یک مسیر پویا در سناریوهای SNR بالا ، CRB با شکل بسته را استخراج می کنیم.سپس ، با تجزیه و تحلیل تداخل متقابل بین مسیرهای پویا و استاتیک ، ما نتایج CRB را با بدست آوردن تقریب نزدیک ساده می کنیم ، از بینش های جدید بیشتر از تأثیر پارامترهای فیزیکی بیشمار بر سنجش داپلر رونمایی می کنیم.علاوه بر این ، با استفاده از CRB و تجزیه و تحلیل های جدید ، ما استراتژی های بهینه سازی موج جدید را برای سناریوهای سنجش سر و صدا و تداخل ارائه می دهیم ، که با راه حل های بسته و کارآمد نیز توانمند می شوند.نتایج شبیه سازی گسترده برای اعتبارسنجی دقیق نتایج و تجزیه و تحلیل های CRB مشتق شده ، با کمک برآوردگر حداکثر احتمال وجود دارد.نتایج همچنین نشان دهنده دقت سنجش داپلر پیشرفته و قابلیت سنجش برای هدف کم سرعت حاصل از طراحی شکل موج پیشنهادی است.