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扩展的AB算法在双站集成感知和通信系统

中的应用

TianJiao,YanlinGeng,Member,IEEE,ZhiqiangWei,Member,IEEE,and

ZaiYang,SeniorMember,IEEE

摘要—集成传感和通信（ISAC）对于下一代无线网分离的空间多样性而展示了出色的信道干扰抑制能

络至关重要，因此计算ISAC系统中的率失真折衷变得尤力。[10]中的作者分别表征了双静态ISAC系统的速

为重要。本文提出了一种扩展的Arimoto-Blahut（AB）率-失真和速率-检测指数，在该模型中，传感接收器

算法来计算双静态ISAC系统的率失真折衷，克服了现有

本AB算法在处理非凸约束方面的局限性。具体来说，我们引基于已知发送的信息来估计或检测状态。我们的前期

译入辅助变量将非凸失真约束转换为线性约束，并证明重新工作[11]考虑了一个双静态ISAC系统，其中感知接

中形式化的线性约束优化问题与原问题具有相同的最优解。收器不了解发送的消息。通信速率与感知精度之间的

基于AB算法框架，我们开发了适用于平方误差和对数损基本折衷被表述为一个速率-失真优化问题。在[12]

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v失失真度量的扩展AB算法。数值结果验证了所提算法的中，选择了对数损失（log-loss）函数来测量软估计的

7有效性。

6质量，并推导出了双静态ISAC模型的容量-失真函

5IndexTerms—集成传感和通信，率失真，数以及某些条件下高斯信道的闭式解。因此，解决速

7Arimoto–Blahut算法。

0率-失真优化问题是至关重要的对于ISAC系统而言。

8.然而，由于其非凸性质，双静态ISAC系统的优化问

0I.介绍题特别具有挑战性。Arimoto–Blahut（AB）算法是

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2NTEGRATED感知和通信（ISAC）因其是未来由Arimoto[13]和Blahut[14]独立开发的，在信息论

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vI无线网络（超越5G和6G）的关键技术和研究领中广泛用于计算信道容量和率失真函数的一种方法。

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x域而被广泛研究。与集中在无线通信应用[1]–[5]的为了计算点对点信道的信道容量，AB算法用一个自

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aISAC研究并行，该主题也成为了最近信息论研究的由变量替换了条件概率质量函数（pmf），然后交替地

焦点。[6]中的作者从信息理论的角度考察了单静态最大化每个变量的目标函数。[15]的作者扩展了AB

ISAC模型，并将可靠通信容量和状态估计失真之间算法以计算降级广播信道的容量区域，这是一个非凸

的最佳折衷表征为一个具有失真约束的优化问题。在优化问题。此外，[16]的作者开发了类似于AB类型

[7],[8]中考虑了块内记忆向量高斯信道，在该模型的算法来评估叠加编码区域和支持Nair-ElGamal外

中，确定了传感和通信之间的子空间折衷以及随机-部边界的支撑超平面以及一般广播信道Marton内部

确定性折衷。[9]研究了当接收器具有不完美状态知边界之和率。为了计算率失真函数，Blahut[14]将原

识时单静态ISAC的容量-失真区域。作为单静态配置始的失真和压缩率问题转化为一个关于由失真约束

的互补范式，双静态雷达系统由于其发射机和接收机引入的乘数的无约束参数化问题。然后，对于固定的