Intelligent reflecting surface (IRS) has shown its effectiveness in facilitating orthogonal time-division integrated sensing and communications (TD-ISAC), in which the sensing task and the communication task occupy orthogonal time-frequency resources, while the role of IRS in the more interesting scenarios of non-orthogonal ISAC (NO-ISAC) systems has so far remained unclear. In this paper, we consider an IRS-aided NO-ISAC system, where a distributed IRS is deployed to assist concurrent communication and location sensing for a blind-zone user, occupying non-orthogonal/overlapped time-frequency resources. We first propose a modified Cramer-Rao lower bound (CRLB) to characterize the performances of both communication and location sensing in a unified manner. We further derive the closed-form expressions of the modified CRLB in our considered NO-ISAC system, enabling us to identify the fundamental trade-off between the communication and location sensing performances. In addition, by exploiting the modified CRLB, we propose a joint active and passive beamforming design algorithm that achieves a good communication and location sensing trade-off. Through numerical results, we demonstrate the superiority of the IRS-aided NO-ISAC systems over the IRS-aided TD-ISAC systems, in terms of both communication and localization performances. Besides, it is shown that the IRS-aided NO-ISAC system with random communication signals can achieve comparable localization performance to the IRS-aided localization system with dedicated positioning reference signals. Moreover, we investigate the trade-off between communication performance and localization performance and show how the performance of the NO-ISAC system can be significantly boosted by increasing the number of the IRS elements.


翻译:智能反射表面系统(IRS) 显示其在促进对流时间分配综合遥感和通信(TD-ISAC)方面的效力,在这种系统中,感测任务和通信任务占用了正方位时频资源,而IRS在非正方位ISAC(NO-ISAC)系统(NO-ISAC)更有趣的情景下的作用至今仍不清楚。在本文中,我们认为,IRS辅助的NO-ISAC系统能够用来协助盲人区用户同时进行随机通信和定位,同时使用非正方位/超标时间频资源(TD-ISAC)。我们首先建议修改Cramer-Rao较低约束(CRLB),以统一的方式描述通信和定位感测两种功能的性能。我们进一步从我们所考虑的NOISAC系统中获取修改的CRRB的封闭式表达方式,使我们能够识别通信和定位性能之间的基本交易和定位性能。此外,通过利用经修改的CRLB,我们提议采用联合和被动的参考参考系统,使IRSAS专用通信设计系统能够对当地信标值进行良好的信标定位。

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