Communication and sensing are two important features of connected and autonomous vehicles (CAVs). In traditional vehicle-mounted devices, communication and sensing modules exist but in an isolated way, resulting in a waste of hardware resources and wireless spectrum. In this paper, to cope with the above inefficiency, we propose a vehicular behavior-aware integrated sensing and communication (VBA-ISAC) beamforming design for the vehicle-mounted transmitter with multiple antennas. In this work, beams are steered based on vehicular behaviors to assist driving and meanwhile provide spectral-efficient uplink data services with the help of a roadside unit (RSU). Specifically, we first predict the area of interest (AoI) to be sensed based on the vehicles' trajectories. Then, we formulate a VBA-ISAC beamforming design problem to sense the AoI while maximizing the spectral efficiency of uplink communications, where a trade-off factor is introduced to balance the communication and sensing performance. A semi-definite relaxation-based beampattern mismatch minimization (SDR-BMM) algorithm is proposed to solve the formulated problem. To reduce the hardware cost and power consumption, we further improve the proposed VBA-ISAC beamforming design by introducing the hybrid analog-digital (HAD) structure. Numerical results verify the effectiveness of VBA-ISAC scheme and show that the proposed beamforming design outperforms the benchmarks in both spectral efficiency and radar beampattern.


翻译:通信和感知是连接和自主车辆(CAVs)的两个重要特征。在传统的车辆架设装置中,通信和感知模块存在,但以孤立的方式出现,造成硬件资源和无线频谱的浪费。在本文中,为了应对上述低效率问题,我们提议为车辆架设的发射机设计一种车辆行为意识综合感知感和通信(VBA-ISAC)束形设计,并配有多个天线。在这项工作中,光束以车辆行为为基础,协助驾驶,同时在路边单位(RSU)的帮助下提供光谱效率高的上链数据服务。具体地说,我们首先预测根据车辆轨迹感应感知到利益领域(AOI),然后,我们提出一个VBA-IS成像设计问题,同时最大限度地提高连接通信的光谱效率,引入一个交易因素来平衡通信和感知性基准。基于光度的半定调调调调度数据服务在路边部单位(SDR-BMM)单位(S-BMM)的最小性能调适度最小化领域(AI),我们提议的VBAD-Ral-Ral-imal-imal-Axmal的算算法将进一步提出改进了VA-格式设计结果,我们提议的VBIS的系统结构将改进了VBAD-格式设计,以显示的节能结构的节能结构,以显示的节能结构的节制,以显示的节算。我们提出的VBAVBAF-R-BIS的节算。提议的节算。提议的节制的节算法,以进一步解决。提议,以进一步解决。我们提出的VAF-R-R-R-R-R-R-BA-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-R-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-</s>

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