电磁特性感知：集成感知与通信的新范式
信号处理
2024-01-25 v3
摘要
集成感知与通信（ISAC）为未来无线系统开辟了许多颠覆性机遇。本文提出一种新方案，利用ISAC系统中的正交频分复用（OFDM）导频信号来感知目标的电磁（EM）特性，从而识别目标的材料。具体地，我们首先通过麦克斯韦方程组建立端到端EM传播模型，其中目标的EM特性由ISAC信道的闭式表达式捕获，结合Lippmann-Schwinger方程和矩量法（MOM）进行离散化。然后我们对指定检测区域内的相对介电常数和电导率分布（RPCD）进行建模。基于感知模型，我们引入一种基于多频的EM特性感知方法，通过利用EM特性向量的联合稀疏结构的压缩感知技术重建RPCD。为提高感知精度，我们基于Born近似设计了一种通信发射机的波束赋形策略，该策略可最小化感知矩阵的互相关性。优化问题以Gram矩阵形式提出，并迭代求解以获得最优波束赋形矩阵。仿真结果证明了所提方法在实现高质量RPCD重建和准确材料分类方面的有效性。此外，随着信噪比（SNR）增加或目标-发射机距离减小，观察到RPCD重建质量和材料分类精度的提升。
引用
@article{arxiv.2312.16428,
title = {Electromagnetic Property Sensing: A New Paradigm of Integrated Sensing and Communication},
author = {Yuhua Jiang and Feifei Gao and Shi Jin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.16428},
year = {2024}
}