We present a spectral co-design of a statistical multiple-input-multiple-output (MIMO) radar and an in-band full-duplex (IBFD) multi-user MIMO (MU-MIMO) communications system both of which concurrently operate within the same frequency band. Prior works on MIMO-radar-MIMO-communications (MRMC) problem either focus on colocated MIMO radars and half-duplex/single-user MIMO communications, seek coexistence solutions, do not jointly design waveforms and receiver processing or omit practical system constraints. Here, we jointly design statistical MIMO radar waveform, uplink (UL)/downlink (DL) precoders, and receive filters. To this end, we employ a novel performance measure, namely compounded-and-weighted sum mutual information (CWSM), that is subjected to multiple practical constraints of UL/DL transmit power, UL/DL quality of service, and peak-to-average-power-ratio. We solve the resulting non-convex problem by incorporating block coordinate descent (BCD) and alternating projection (AP) methods in a single algorithmic framework called BCD-AP MRMC. We achieve this by exploiting the relationship between mutual information and weighted minimum mean-squared-error (WMMSE), which allows use of the Lagrange dual problem in finding closed-form solutions for precoders and radar waveform. Numerical experiments show that our proposed WMMSE-based method quickly achieves monotonic convergence, improves target detection by $6$-$13$% compared to conventional radar coding, and provides $8.3$-$30$% higher rate in IBFD MU-MIMO system than other precoding strategies.


翻译:我们展示了一个高统计量多投入-多输出(MIMO)雷达的光谱共同设计和一个全频(IBFD)多用户(MMIMO)多用户(MMU-MIMO)通信系统,这两个系统同时在同一频带内运行。关于MIMO-radar-MIMO通信(MMMC)的先前工作要么侧重于连接的MIMO雷达和半翻滚/单用户MIMO通信,寻求共存解决方案,不联合设计上流形式和接收机处理,或者省略实际的系统限制。我们联合设计了统计量MIMO雷达(IBFD)、上线(UL)/下线(ULMO)/下线(MIM)的多盘(MIMD)通信系统。我们采用了一个新的性能衡量标准,即复合和加权的相互信息(CSMSM),这取决于UL/DL传输(UL/DL)前的服务质量,以及最高到平均动力-拉特(ML)的通信(MUD),我们通过在IMFD(BCD-ML-R-RML-R) IMA-S-S-S-S-S-S-S-S-SL) IML-S-S-S-S-SOL-S-S-S-S-SOL-S-S-S-S-S-S-SOL-S-S-S-S-S-S-SOL-SOL-S-SOL-SOL-SOL-SOL-SOL-SOL-S-S-SL-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-SOL-S-S-S-S-S-SOL-SOL-SOL-SOL-SL-SL-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-SL-SL-S-S-S

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