Beamforming design has been widely investigated for integrated sensing and communication (ISAC) systems with full-duplex (FD) sensing and half-duplex (HD) communication. To achieve higher spectral efficiency, in this paper, we extend existing ISAC beamforming design by considering the FD capability for both radar and communication. Specifically, we consider an ISAC system, where the base station (BS) performs target detection and communicates with multiple downlink users and uplink users reusing the same time and frequency resources. We jointly optimize the downlink dual-functional transmit signal and the uplink receive beamformers at the BS and the transmit power at the uplink users. The problem is formulated to minimize the total transmit power of the system while guaranteeing the communication and sensing requirements. The downlink and uplink transmissions are tightly coupled, making the joint optimization challenging. To handle this issue, we first determine the receive beamformers in closed forms with respect to the BS transmit beamforming and the user transmit power and then suggest an iterative solution to the remaining problem. We demonstrate via numerical results that the optimized FD communication-based ISAC leads to power efficiency improvement compared to conventional ISAC with HD communication.


翻译:为了提高光谱效率,本文件通过考虑雷达和通信的FD能力,扩展了ISAC现有的ISAC光束设计。具体地说,我们认为,在ISAC系统中,基地站进行目标检测,并与多个下行用户和上行用户进行通信联系,同时重复使用同一时间和频率资源。我们共同优化双功能发送信号和上行链接接收信号的下行链路和上行链路信号,以及上行链路用户的传输能力。我们提出问题是为了尽量减少系统的全部传输能力,同时保证通信和感知要求。下行链路和上行链路传输是紧密结合的,使联合优化具有挑战性。为了处理这一问题,我们首先确定与BS传输成型和用户传输电源的封闭式接收信号,然后提出对遗留问题的迭代解决方案。我们通过数字结果证明,优化基于ISAC的HDFM通信与常规ISAC的节能比,我们通过SHDFD通信与常规ISAC的节能提高。

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