面向集成感知与通信的带波束斜视补偿的天线选择

下一代无线网络力求更高的通信速率、超低时延、无缝连接和高分辨率感知能力。为满足这些需求，太赫兹（THz）频带信号处理被视为一项提供宽带宽和亚毫米波长的关键技术。此外，太赫兹集成感知与通信（ISAC）范式通过统一平台联合接入频谱并降低硬件成本而崭露头角。为应对太赫兹传播中的挑战，太赫兹 ISAC 系统采用极大规模天线阵列以提升波束赋形增益，从而实现高速率通信与高分辨率感知。然而，实现全数字波束赋形的成本与功耗令人望而却步。虽然混合模拟/数字波束赋形是一种潜在解决方案，但使用与子载波无关的模拟波束赋形会导致波束斜视现象——由于在所有子载波上采用同一模拟波束赋形器，不同子载波观察到不同方向。本文中，我们为太赫兹 ISAC 开发了一种采用混合波束赋形的稀疏阵列架构，以提供高性价比方案。我们分析了波束斜视影响下的天线选择问题，并引入流形优化方法用于混合波束赋形设计。为降低计算与存储开销，我们提出了利用分组子阵列、量化性能指标和序贯优化的新算法。这些方法显著减少了可能的子阵列配置数量，使我们能够设计带有分类模型的神经网络来精确执行天线选择。