طراحی شکل موج مشترک در سیستم های رادار-ارتباط دوگانه (DFRC) مبتنی بر آنتروپی نسبی و الگوریتم های بهینه سازی

سیستم های راداری-ارتباطاتی دوگانه (Dual-Function Radar-Communication - DFRC) و یا (Integrated Sensing and Communication - ISAC) به عنوان یک فناوری نوین در نسل ششم شبکه های بی سیم (۶G) مطرح شده است. الگوی اصلی این سیستم ها، طراحی شکل موج هایی است که بتوانند به طور همزمان دو کاربرد اصلی سنجش جهت (تشخیص هدف) و ارتباطات موثر (در اشتراک پهنای باند) را انجام دهند. این مقاله اساس طراحی شکل موج مبتنی بر مبانی اطلاعاتی-آماری را ارائه می دهد. از دیدگاه تئوری، به پشتیبانی نظریه تشخیص آماری و اطلاعات، آنتروپی نسبی (Kullback–Leibler Divergence) مبنای اصلی برای ارزیابی عملکرد تشخیص هدف معرفی می شود (Wang, ۲۰۲۲). با استفاده از قضایای لم های کلیدی، مانند لم اشتاین، ارتباطی مستقیم بین آنتروپی نسبی و احتمال تشخیص هدف (P_d) به دست می آید. مفاهیم نظری اثبات شده، ارتباط بین طراحی مهندسی و محدودیت های سیستم را ایجاد می کند. با فرموله کردن مسئله اصلی در طراحی شکل موج دوگانه به عنوان یک مسئله بهینه سازی غیرمحدب، مسئله به دو الگوریتم پیشرفته بسط و توسعه داده می شود: ۱) الگوریتم کوچک سازی-حداکثرسازی (Majorization-Minimization - MM) و ۲) روش های ضریب جهت متناوب (Alternating Direction Method of Multipliers - ADMM). نتایج تحلیلی نشان می دهد که شکل موج های طراحی شده توسط الگوریتم های پیشنهادی، در مقایسه با روش های مرسوم بر پایه SINR و شکل موج های متعامد، رویه بهتری را برای تشخیص هدف (منحنی مشخصه عملیاتی گیرنده - ROC) ارائه می دهند، در حالی که نرخ خطای بیت (BER) و نرخ داده قابل دسترس برای کاربران ارتباطی را در سطح مورد نظر حفظ می کنند. هدف از این مقاله، ایجاد گامی اساسی مابین اطلاعات، آمار و بهینه سازی در طراحی سیستم های دوگانه است (Zhang et al, ۲۰۲۰).

کلیدواژه ها:

رادار-ارتباط دوگانه (DFRC) ، سنجش و ارتباط واحد (ISAC) ، آنتروپی نسبی ، بهینه سازی