面向极化可重构天线的公平性感知波束赋形
信号处理
2026-03-19 v1
摘要
极化多样性为增强集成感知与通信 (ISAC) 提供了显著的灵活性，但传统双极化阵列需要为每个极化分支 dedicated 射频 (RF) 链，导致昂贵的硬件成本。为解决此问题，已出现采用单一 RF 链驱动两个极化分支的可重构极化 (PR) 天线，作为成本效益更高的替代方案。本文针对配备 PR 天线的 ISAC 系统，研究公平性感知波束赋形。具体而言，我们联合优化发送波束赋形和 PR 控制系数，以最大化通信用户的最小信噪干扰比 (SINR) 和感知目标的最小信噪杂波比 (SCNR)。由于 max-min 目标中优化变量之间的强耦合，以及 PR 天线施加的非凸球面约束，该问题高度非凸且不可光滑。为解决此问题，我们推导了等价光滑重构，通过引入辅助变量将最小值运算转化为不等式约束。随后，我们开发了一种 exact-penalty product Riemannian manifold gradient descent (EP-PRMGD) 算法，将 exact penalty 方法与 Riemannian 优化相结合，保证收敛到 Karush-Kuhn-Tucker (KKT) 点。数值结果表明，所提出的 PR-enabled ISAC 方案在仅使用一半 RF 链的情况下，即可实现类似双极化体系结构的性能，从而验证了其在公平性和硬件效率之间取得有效平衡的有效性。
引用
@article{arxiv.2603.17762,
title = {Fairness-Aware Beamforming for Polarimetric ISAC Systems with Polarization-Reconfigurable Antennas},
author = {Weijie Xiong and Jingran Lin and Di Jiang and Cunhua Pan and Hongli Liu and Kai Zhong and Qiang Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.17762},
year = {2026}
}