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面向6G通信感知一体化的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究

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电子与信息学报 2024年第1期46卷 146-154页

作者：王洋刘越洋廖希周继华宋浩正任明浩陈前斌重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 复杂环境通信重庆市重点实验室重庆400030 航天新通科技有限公司重庆401332

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种... 详细信息

为解决毫米波信道反射和透射特性测量数据不足、多层材料传播系数计算不准确和传播特性表征不明的问题,该文开展面向6G通信感知一体化(ISAC)的40~50 GHz毫米波信道反射和透射特性研究。首先,基于菲涅尔理论和射线弹跳追踪原理,提出一种室内多层建筑材料传播系数计算方法;然后,利用基于矢量网络分析仪的毫米波信道测量平台,开展40~50 GHz频率范围内多层木板和多层玻璃的反射和透射系数测量活动。结果表明,该方法与测量值间高度吻合,传播系数误差低于0.1,能够准确地刻画毫米波信道反射和透射特性变化规律。此外,研究还发现反射系数谐振特性和有效布儒斯特角特性依赖于电波极化、入射角和材料厚度。

关键词： 6G 通信感知一体化毫米波信道信道测量信道特性

STAR-RIS辅助多载波通信感知一体化系统的资源优化

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系统工程与电子技术 2024年第4期46卷 1431-1439页

作者：寇弘恺傅友华南京邮电大学电子与光学工程学院江苏南京210023 南京邮电大学柔性电子(未来技术)学院江苏南京210023 南京邮电大学射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室江苏南京210023

针对频谱资源短缺和传统的智能反射面无法实现全空间覆盖的问题,研究了同时透射和反射的可重构智能表面(simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface, STAR-RIS)辅助通信感知一体化系统。通过分配... 详细信息

针对频谱资源短缺和传统的智能反射面无法实现全空间覆盖的问题,研究了同时透射和反射的可重构智能表面(simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surface, STAR-RIS)辅助通信感知一体化系统。通过分配功率和子载波资源并优化STAR-RIS系数矩阵,使得在保证感知功能的前提下,最大化通信和速率。设计了一种交替优化算法,将多变量之间相互耦合的非凸问题解耦转化为3个凸的子问题。首先,松弛子载波选择变量后使用惩罚函数和逐次凸逼近算法;然后,直接求解功率分配变量的凸子问题;最后,使用半正定规划并把秩一约束改写为核范数与谱范数之差,将其作为惩罚函数,使用逐次凸逼近以优化STAR-RIS系数矩阵。仿真结果表明,与传统RIS相比,所提方案的性能取得了显著提升。

关键词：同时透射和反射的可重构智能表面通信感知一体化资源分配通信和速率

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太赫兹通信感知一体化技术综述

中国科学：信息科学 2024年第5期54卷 1215-1235页

作者：陈智刘轲李玲香陈思思陈文荣王珍张波电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室成都611731 西安电子科技大学电子工程学院西安710071

太赫兹通信具有频谱资源丰富、传输速率高、保密性强、易实现通信感知一体化等优势,在6G通信和空间通信等方面都具有重要的应用前景.然而,太赫兹频段的器件机理和传播特性迥异于微波频段:一是太赫兹波与现有器件材料的互作用效率较低,... 详细信息

太赫兹通信具有频谱资源丰富、传输速率高、保密性强、易实现通信感知一体化等优势,在6G通信和空间通信等方面都具有重要的应用前景.然而,太赫兹频段的器件机理和传播特性迥异于微波频段:一是太赫兹波与现有器件材料的互作用效率较低,二是通信和感知的波形体制相互矛盾,三是太赫兹波传播的粒子效应突出.这些差异使得太赫兹通信感知一体化面临信号高效调控难、信号处理复杂度高、移动接入和覆盖受限3个难题.针对如何突破这些难题,本文将从系统架构、射频前端、波形产生、信号处理、组网的角度出发,介绍太赫兹通信感知一体化的背景、概念、特征、面临的挑战、需要解决的关键问题、一些研究进展,以及未来研究方向.

关键词：太赫兹通信通信感知一体化一体化架构一体化波形一体化组网

STAR-RIS辅助通信感知一体化系统联合波束成形设计

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数据采集与处理 2024年第1期39卷 140-153页

作者：朱小双傅友华南京邮电大学电子与光学工程学院南京210023 南京邮电大学柔性电子(未来技术)学院南京210023 南京邮电大学射频集成与微组装技术国家地方联合工程实验室南京210023

提出同时将透射和反射可重构智能表面(Simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surfaces,STAR-RIS)与通信感知一体化(Integrated sensing and communication,ISAC)系统结合,以实现全空间的通信与感知。同时在STAR-RIS上应用一种低成本的传感器实现了在STAR-RIS上进行目标感知,解决了雷达感知的严重路径损耗问题。基于此,本文研究了STAR-RIS辅助位于STAR-RIS两侧的多用户多输入单输出(Multi-usermulti-input single-output,MU-MISO)以及一个位于STAR-RIS透射侧的目标的ISAC系统,旨在联合优化STAR-RIS的被动波束成形矩阵和ISAC基站处的主动波束成形矩阵,以最大化用户的通信和速率,同时满足目标感知的最低信噪比要求。为了解决优化过程中的非凸问题,提出了一种基于分式规划的块坐标上升算法,将优化变量分为几个块变量交替优化。在迭代优化后续波束成形问题上,应用了连续凸逼近和半正定松弛算法。与传统的可重构智能表面相比,仿真结果验证了在ISAC系统中部署STAR-RIS的优点。同时将所提的基于分式规划的算法与基于加权最小均方误差的算法进行了对比并验证了所提算法在提高通信和速率上的优势和有效性。

关键词：通信感知一体化同时透射和反射可重构智能表面波束成形分式规划块坐标上升

混合智能反射面辅助的通信感知一体化:高能效波束成形设计

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2462-2469页

作者：褚宏云杨梦瑶黄航郑凌潘雪肖戈西安邮电大学西安710121 南京电子设备研究所南京210013

能量效率(EE)是5G+/6G无线通信的重要设计指标,而智能反射面(RIS)被普遍认为是改善EE的潜在手段。不同于被动RIS,混合RIS由有源和无源元件组成,对来波移相的同时可放大信号强度,能够有效克服被动RIS引起的“乘性衰落”效应。鉴于此,该... 详细信息

能量效率(EE)是5G+/6G无线通信的重要设计指标,而智能反射面(RIS)被普遍认为是改善EE的潜在手段。不同于被动RIS,混合RIS由有源和无源元件组成,对来波移相的同时可放大信号强度,能够有效克服被动RIS引起的“乘性衰落”效应。鉴于此,该文提出一种混合RIS辅助通信感知一体化(ISAC)的下行链路传输系统。为探究数据传输速率与能耗之间的内在关联,该文以RIS辅助ISAC网络能量效率最大化为目标,在满足基站(BS)发射功率、波束图增益以及混合RIS功率和幅值约束的条件下,联合优化基站端的波束赋形和混合RIS的相移。为解决该复杂的分数规划问题,提出基于交替优化(AO)的算法来求解。为克服AO算法中引入辅助变量造成算法复杂度高的难题,利用耦合优化变量的关联,提出一种基于级联深度学习网络的求解算法。仿真结果表明,提出的混合RIS辅助ISAC方案在和速率、能效方面皆优于现有方案,且算法收敛速度快。

关键词：通信感知一体化能量效率最大化混合可重构智能超表面联合波束赋形级联深度学习

基于OTFS-LFM的水下可见光通信感知一体化波形设计

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：杨新朵琳任勇许渤雨昆明理工大学信息工程与自动化学院

随着对水下通信需求的不断增加，水下可见光通信系统备受关注。当前，通信感知一体化的概念崭露头角，尤其在水下可见光通信系统中的实现成为新的研究热点。正交时频空技术以其在高多普勒和高时延信道中的卓越性能备受瞩目，为系统提供... 详细信息

随着对水下通信需求的不断增加，水下可见光通信系统备受关注。当前，通信感知一体化的概念崭露头角，尤其在水下可见光通信系统中的实现成为新的研究热点。正交时频空技术以其在高多普勒和高时延信道中的卓越性能备受瞩目，为系统提供了强大的通信支持。与此同时，线性调频技术由于其对多普勒频移的低敏感性而在无线通信领域广泛应用。本文独创性地将正交时频空技术与线性调频技术相融合，设计了一种水下可见光通信感知一体化系统。通过实验仿真对比，系统在误码率、模糊函数以及目标速度和距离信息获取方面表现出色。融合正交时频空技术和线性调频技术的系统在复杂水下环境中展现出卓越的适应性，为水下通信领域带来新的可能性。同时，也考虑了三种常见的调制方式，进一步分析了不同调制对系统性能的可能影响，为系统优化提供了有益的见解。

关键词：水下可见光通信通信感知一体化正交时频空线性调频模糊函数

空地协同通信感知一体化系统的轨迹与资源分配联合优化

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2382-2390页

作者：张广驰顾泽霖崔苗广东工业大学信息工程学院广州510006

该文研究空地协同通信感知一体化系统,其中无人车(UGV)基站和无人机(UAV)中继集群组成空地协同网络,为用户提供通信服务,同时对目标区域进行探测感知。在更加准确的莱斯衰落信道模型下,研究联合优化无人机集群的通信感知关联、发射功率... 详细信息

该文研究空地协同通信感知一体化系统,其中无人车(UGV)基站和无人机(UAV)中继集群组成空地协同网络,为用户提供通信服务,同时对目标区域进行探测感知。在更加准确的莱斯衰落信道模型下,研究联合优化无人机集群的通信感知关联、发射功率和飞行轨迹以及无人车基站的发射功率和行进轨迹,在目标区域感知频率和有效感知功率阈值的约束下,最大化用户最小平均通信速率。为了解决变量高度耦合且非凸的整数优化问题,首先利用块坐标下降法将原问题分解成4个子问题;接着引入松弛变量并将整数约束转化为惩罚项,然后证明莱斯信道下的有效感知功率是关于轨迹变量和松弛变量凸复合函数的联合凸函数;再利用连续凸优化法处理非凸项,并提出一种双层迭代算法高效求解次优解。仿真结果表明,与几种基准方案相比,所提优化算法在相同感知性能下,提高了用户最小平均通信速率,更好地实现了通信与感知性能之间的权衡,并具有良好的收敛性。

关键词：通信感知一体化空地协同资源分配轨迹优化

面向无人机的通信感知一体化系统自干扰消除技术

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西南交通大学学报 2024年

作者：叶启彬肖泓宇田晨刘名付沄琳胡苏电子科技大学通信抗干扰全国重点实验室

目前，通信感知一体化已经被确立为下一代移动通信的关键技术之一，具有广泛的应用前景。在无人机通信场景中应用通信感知一体化，将有效缓解地面基站感知范围受限问题。然而，机载通信感知一体化系统在接收信号时，会遭受本地信号发射... 详细信息

目前，通信感知一体化已经被确立为下一代移动通信的关键技术之一，具有广泛的应用前景。在无人机通信场景中应用通信感知一体化，将有效缓解地面基站感知范围受限问题。然而，机载通信感知一体化系统在接收信号时，会遭受本地信号发射带来的强烈自干扰影响，从而产生虚假目标并降低系统对目标的感知性能。因此，研究了基于OFDM的通信感知一体化自干扰消除问题。首先，构建了基于OFDM的通信感知一体化系统包含自干扰信号的回波模型。然后，提出了一种数字域自干扰消除方法，该方法基于最小二乘算法估计自干扰信号信道增益，并且利用该增益完成对自干扰信号的重建和抑制。最后，在无人机通信场景下进行了仿真和对比，结果表明，所提方法可将自干扰信号抑制到噪声功率水平，为目标回波信号的SINR带来近10 dB的提升，从而有效提高系统感知性能。

关键词：通信感知一体化无人机通信自干扰消除

有源STAR-RIS辅助的通信感知一体化系统联合优化设计

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电讯技术 2024年

作者：彭俊杰王丰丁克广东工业大学信息工程学院佛山显扬科技公司

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三个子问题，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，相比于已有研究方案，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。

关键词：通信感知一体化有源同时传输和反射可重构智能表面波束赋形优化