The implementation of integrated sensing and communication (ISAC) highly depends on the effective beamforming design exploiting accurate instantaneous channel state information (ICSI). However, channel tracking in ISAC requires large amount of training overhead and prohibitively large computational complexity. To address this problem, in this paper, we focus on ISAC-assisted vehicular networks and exploit a deep learning approach to implicitly learn the features of historical channels and directly predict the beamforming matrix for the next time slot to maximize the average achievable sum-rate of system, thus bypassing the need of explicit channel tracking for reducing the system signaling overhead. To this end, a general sum-rate maximization problem with Cramer-Rao lower bounds-based sensing constraints is first formulated for the considered ISAC system. Then, a historical channels-based convolutional long short-term memory network is designed for predictive beamforming that can exploit the spatial and temporal dependencies of communication channels to further improve the learning performance. Finally, simulation results show that the proposed method can satisfy the requirement of sensing performance, while its achievable sum-rate can approach the upper bound obtained by a genie-aided scheme with perfect ICSI available.


翻译:综合遥感和通信(ISAC)的实施高度取决于利用准确的瞬时信道状态信息的有效波束设计。然而,ISAC的频道跟踪需要大量培训间接费用和极其庞大的计算复杂度。为了解决这一问题,我们在本文件中侧重于ISAC协助的车辆网络,并采用深层次的学习方法,隐含地了解历史渠道的特点,并直接预测下一个时段的波束矩阵,以尽量扩大系统的平均可实现总和率,从而绕过为减少系统信号间接率而进行明确的频道跟踪的需要。为此,Cramer-Rao低边测距限制的一般总和率最大化问题首先为考虑的ISAC系统拟订。随后,基于历史通道的长期动态记忆网络的设计是为了预测能够利用通信渠道的空间和时间依赖性来进一步提高学习绩效。最后,模拟结果表明,拟议的方法可以满足遥感性能的要求,同时其可实现的总和率可以接近由可实现的ISG型计划获得的上限。

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