面向低分辨率ADC的ISAC接收机多比特非均匀量化器联合优化设计

《Electronics》：Quantizer Design for ISAC Systems Based on Mutual Information and Cramér–Rao Bound

　　为了支持6G高精度感知和高数据速率通信，通信感知一体化（ISAC）向更高载波频率和更宽带宽演进，这对接收端ADC提出了严苛要求，也推动了低分辨率ADC的设计。然而，现有的低分辨率ISAC研究大多集中在1比特或多比特均匀量化上，对于联合通信与感知性能的非均匀阈值优化关注甚少。本文研究了基于OFDM的ISAC接收机中多比特非均匀量化器设计，其接收端采用低分辨率ADC。感知性能通过从量化测量中推导出的克拉美-罗下限（CRB）来表征，而通信性能则通过发射符号与量化观测之间的互信息来度量。基于归一化后的通信和感知指标，构建了一个联合量化阈值优化问题，以平衡感知与通信性能。所得的非凸问题采用基于逐次凸逼近（SCA）的迭代算法求解。数值结果表明，所提出的非均匀量化器在5比特ADC分辨率下即可逼近无量化基准。在相同的5比特分辨率下，与传统均匀量化相比，它将通信互信息提升了约21.58%，并将RCRB降低了约47.66%。所提出的框架为低分辨率ISAC接收机的多比特量化器设计提供了一种方法。