通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统可以将通信感知功能有机融合,以取得更高的频谱效率和硬件利用率,但传统的大规模集中式天线阵列在平面波假设下无法提供距离维增益,且其混合波束赋形设计为非凸优化问题...通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统可以将通信感知功能有机融合,以取得更高的频谱效率和硬件利用率,但传统的大规模集中式天线阵列在平面波假设下无法提供距离维增益,且其混合波束赋形设计为非凸优化问题,仍是具有挑战性的难题。为此,提出了一种基于子阵列的混合波束赋形设计方案,在较低的硬件复杂度下通过扩展球面波区域范围提供距离维增益,以在满足感知性能约束和发射功率预算的前提下最大化通信速率。首先提出了一种基于分式规划和最优化最小化方法的算法,将非凸优化问题转化为凸问题后迭代求解得到一个联合波束赋形矩阵;进而提出一种基于流形优化和最小二乘法的算法,迭代求解后将其分解为数字/模拟波束赋形矩阵。仿真结果表明,基于子阵列的算法相较于集中式阵列能够获得更多的距离维信息和感知自由度,通信性能提升40%,且流形优化后混合波束赋形方案能够很好地逼近联合优化的数字波束赋形方案的性能。展开更多
车联网作为未来智慧交通系统中的重要组成部分,对通信和感知的要求也越来越高。通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为车联网方向极具潜力的一项技术,因可以解决通信场景下的位置感知问题而引起业内的广泛关...车联网作为未来智慧交通系统中的重要组成部分,对通信和感知的要求也越来越高。通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)作为车联网方向极具潜力的一项技术,因可以解决通信场景下的位置感知问题而引起业内的广泛关注。由于城市场景中电磁环境更加随机和不可控,使得当前传统的通信系统架构已经无法满足车-路侧单元(Vehicle-to-Infrastructure,V2I)系统中的通信与感知需求。对此,考虑在传统的V2I系统加入智能反射面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),将其与ISAC技术结合,构建多径场景下新的被动感知模型。深入分析了在新的被动感知模型下,RIS辅助ISAC通信系统的抗多径性能优化。提出一种大尺寸RIS单元优化分组方法,使部分单元参与信号的反射,并将单元优化分组后的大尺寸RIS与相同单元数的小尺寸RIS进行系统性能对比。仿真结果表明,优化设计大尺寸RIS实现了高于小尺寸RIS大约1.5 bit/s的信号传输效率,在提升系统信号传输性能的同时有效地减少了信道的估计开销。展开更多
低空无人机可以扩展通信网络的覆盖范围,并增强其通信和感知功能。近年6G、低空飞行技术、低空经济发展较为迅速,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)中的低空无人机相关理论与技术成为研究热点,带来了新的机遇...低空无人机可以扩展通信网络的覆盖范围,并增强其通信和感知功能。近年6G、低空飞行技术、低空经济发展较为迅速,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)中的低空无人机相关理论与技术成为研究热点,带来了新的机遇和挑战。梳理并归纳了面向6G的ISAC低空无人机研究成果。首先介绍ISAC低空无人机领域的研究背景,然后梳理了近几年来国内外对ISAC低空无人机领域的相关研究,从波形设计、雷达成像、干扰管理、资源管理与轨迹设计、人工智能技术应用5个方面展开综述,最后对低空无人机的ISAC技术未来发展趋势及相关挑战进行展望。展开更多
针对车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)由于车辆距离过远或被障碍物阻挡而导致车对车(Vehicle to Vehicle,V2V)通信可靠性下降的问题,提出了一种基于检测放大转发(Detected Amplify and Forward,DAF)的高可靠通感一体化(I...针对车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)由于车辆距离过远或被障碍物阻挡而导致车对车(Vehicle to Vehicle,V2V)通信可靠性下降的问题,提出了一种基于检测放大转发(Detected Amplify and Forward,DAF)的高可靠通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)空间调制(Spatial Modulation,SM)算法。该算法利用ISAC的雷达探测功能,选取信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)最大的车辆作为中继车辅助源车将信号转发至目的车。在中继车处通过DAF消除噪声累积,提高V2V通信可靠性。在此基础上引入SM算法,利用发送信号的稀疏特性降低邻道干扰以进一步提高V2V通信可靠性。通过理论推导得出中断概率(Outage Probability,OP),仿真验证了不同跳数下发射功率对OP的影响。分析了算法的复杂度和时延。结果表明在不同场景下,该算法在一定复杂度下有效提高了V2V通信的可靠性。该研究为车载自组织网络V2V通信长距离传输提供了低时延且高可靠性的理论支撑。展开更多
针对多用户多目标通感服务的全空间覆盖问题,研究了有源同时传输和反射可重构智能表面(Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface,STAR-RIS)辅助的通信感知一体化(Integrated Sensing and Commun...针对多用户多目标通感服务的全空间覆盖问题,研究了有源同时传输和反射可重构智能表面(Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface,STAR-RIS)辅助的通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统。不同于已有研究工作,本方案建模优化了有源STAR-RIS的幅度参数。在满足各通信用户的信干噪比、各感知目标的照射波束增益以及有源STAR-RIS的硬件约束等条件下,以系统总功率最小化为准则,建模ISAC基站发射波束赋形矢量和有源STAR-RIS相移/幅度等关键参数的联合优化设计问题。为快速解决该复杂的非凸联合优化设计问题,首先将其分解为ISAC基站发射波束赋形设计、有源STAR-RIS元件相移参数设计和幅度参数优化这3个子问题,然后采取块坐标下降策略,迭代求解获取最优解。仿真结果显示,相比于已有方案,本方案提出的联合优化设计算法有效降低了系统总功率30%,能取得复杂度和通信感知性能的良好折中。展开更多
文摘通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统可以将通信感知功能有机融合,以取得更高的频谱效率和硬件利用率,但传统的大规模集中式天线阵列在平面波假设下无法提供距离维增益,且其混合波束赋形设计为非凸优化问题,仍是具有挑战性的难题。为此,提出了一种基于子阵列的混合波束赋形设计方案,在较低的硬件复杂度下通过扩展球面波区域范围提供距离维增益,以在满足感知性能约束和发射功率预算的前提下最大化通信速率。首先提出了一种基于分式规划和最优化最小化方法的算法,将非凸优化问题转化为凸问题后迭代求解得到一个联合波束赋形矩阵;进而提出一种基于流形优化和最小二乘法的算法,迭代求解后将其分解为数字/模拟波束赋形矩阵。仿真结果表明,基于子阵列的算法相较于集中式阵列能够获得更多的距离维信息和感知自由度,通信性能提升40%,且流形优化后混合波束赋形方案能够很好地逼近联合优化的数字波束赋形方案的性能。
文摘低空无人机可以扩展通信网络的覆盖范围,并增强其通信和感知功能。近年6G、低空飞行技术、低空经济发展较为迅速,通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)中的低空无人机相关理论与技术成为研究热点,带来了新的机遇和挑战。梳理并归纳了面向6G的ISAC低空无人机研究成果。首先介绍ISAC低空无人机领域的研究背景,然后梳理了近几年来国内外对ISAC低空无人机领域的相关研究,从波形设计、雷达成像、干扰管理、资源管理与轨迹设计、人工智能技术应用5个方面展开综述,最后对低空无人机的ISAC技术未来发展趋势及相关挑战进行展望。
文摘针对车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)由于车辆距离过远或被障碍物阻挡而导致车对车(Vehicle to Vehicle,V2V)通信可靠性下降的问题,提出了一种基于检测放大转发(Detected Amplify and Forward,DAF)的高可靠通感一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)空间调制(Spatial Modulation,SM)算法。该算法利用ISAC的雷达探测功能,选取信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)最大的车辆作为中继车辅助源车将信号转发至目的车。在中继车处通过DAF消除噪声累积,提高V2V通信可靠性。在此基础上引入SM算法,利用发送信号的稀疏特性降低邻道干扰以进一步提高V2V通信可靠性。通过理论推导得出中断概率(Outage Probability,OP),仿真验证了不同跳数下发射功率对OP的影响。分析了算法的复杂度和时延。结果表明在不同场景下,该算法在一定复杂度下有效提高了V2V通信的可靠性。该研究为车载自组织网络V2V通信长距离传输提供了低时延且高可靠性的理论支撑。
文摘针对多用户多目标通感服务的全空间覆盖问题,研究了有源同时传输和反射可重构智能表面(Simultaneously Transmitting and Reflecting Reconfigurable Intelligent Surface,STAR-RIS)辅助的通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)系统。不同于已有研究工作,本方案建模优化了有源STAR-RIS的幅度参数。在满足各通信用户的信干噪比、各感知目标的照射波束增益以及有源STAR-RIS的硬件约束等条件下,以系统总功率最小化为准则,建模ISAC基站发射波束赋形矢量和有源STAR-RIS相移/幅度等关键参数的联合优化设计问题。为快速解决该复杂的非凸联合优化设计问题,首先将其分解为ISAC基站发射波束赋形设计、有源STAR-RIS元件相移参数设计和幅度参数优化这3个子问题,然后采取块坐标下降策略,迭代求解获取最优解。仿真结果显示,相比于已有方案,本方案提出的联合优化设计算法有效降低了系统总功率30%,能取得复杂度和通信感知性能的良好折中。
