This paper studies the UAV-enabled integrated sensing and communication (ISAC), in which UAVs are dispatched as aerial dual-functional access points (APs) for efficient ISAC. In particular, we consider a scenario with one UAV-AP equipped with a vertically placed uniform linear array (ULA), which sends combined information and sensing signals to communicate with multiple users and sense potential targets at interested areas on the ground simultaneously. Our objective is to jointly design the UAV maneuver with the transmit beamforming for optimizing the communication performance while ensuring the sensing requirements. First, we consider the quasi-stationary UAV scenario, in which the UAV is deployed at an optimizable location over the whole ISAC mission period. In this case, we jointly optimize the UAV deployment location, as well as the transmit information and sensing beamforming to maximize the weighted sum-rate throughput, subject to the sensing beampattern gain requirements and transmit power constraint. Although the above problem is non-convex, we find a high-quality solution by using the techniques of SCA and SDR, together with a 2D location search. Next, we consider the fully mobile UAV scenario, in which the UAV can fly over different locations during the ISAC mission period. In this case, we optimize the UAV flight trajectory, jointly with the transmit beamforming over time, to maximize the average weighted sum-rate throughput, subject to the sensing beampattern gain requirements and transmit power constraints as well as practical flight constraints. While the joint UAV trajectory and beamforming problem is more challenging to solve, we propose an efficient algorithm by adopting the alternating optimization together with SCA. Finally, numerical results are provided to validate the superiority of our proposed designs as compared to various benchmark schemes.


翻译:本文研究了由无人驾驶航空器驱动的综合遥感和通信(ISAC),无人驾驶航空器是作为航空双功能接入点发送的,用于高效的ISAC。特别是,我们考虑的情景是,将无人驾驶航空器作为航空双功能接入点,在整个ISAC任务期间将无人驾驶航空器部署在可优化的地点。在这种情况下,我们共同优化了无人驾驶航空器部署地点,以及传递信息和感知信号,以便与多个用户进行交流,同时感知地面有关区域的潜在目标。我们的目标是联合设计无人驾驶飞行器的机动飞行器操作,利用传送光束优化通信性功能优化通信性能,同时确保感知要求。首先,我们考虑准静止无人驾驶飞行器的飞行双功能,同时考虑准固定状态UAV的部署地点,在整个ISAC任务期间,我们共同优化UAV的部署地点,最后,根据感测到加权的速率率计算,我们发现上述问题是非电流压性,我们通过SAC和特别提款权技术,以及2D位置搜索,我们发现一个高质量的解决方案。最后,我们将UAV的快速飞行轨迹视为整个飞行轨迹,我们通过不同的飞行轨迹,最后通过UAVAV的轨迹,我们可以提出在不同的飞行轨迹上进行。

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