基于 ISAC 系统的 HAPS 3D 波束赋形与部署策略设计
信号处理
2025-12-04 v2
摘要
本文探讨了以集成感知与通信 (ISAC) 为特征的高空平台站 (HAPS) 系统，其中 HAPS 同时传输通信信号和合成孔径雷达 (SAR) 成像信号，以支持多用户通信 while 执行地面目标感知。考虑到 SAR 成像的运行特征，我们考虑两种 HAPS 部署策略：(i) 在 SAR 操作期间保持固定于优化位置的准稳态 HAPS，遵循停顿-移动扫描模型；(ii) 沿圆形路径连续调整飞行轨迹的动态 HAPS。对于每种策略，旨在最大化通信用户的加权求和速率吞吐量，同时满足 SAR 成像要求，如波束图增益和信噪比 (SNR)。通过联合优化 HAPS 的部署策略，即其位置或轨迹，以及三维 (3D) 发射波束赋形，在包括发射功率限制、能耗和飞行动力学等实际约束下实现上述目标。然而，针对这两种部署策略所建立的优化问题本质上是非凸的。为此，我们提出了高效算法，利用凸与非凸优化技术获取高质量次优解。数值结果表明，所提出的方法在基准方案上具有有效性和优势。
引用
@article{arxiv.2506.11294,
title = {Design of 3D Beamforming and Deployment Strategies for ISAC-based HAPS Systems},
author = {Xue Zhang and Bang Huang and Mohamed-Slim Alouini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.11294},
year = {2025}
}