ISAC 系统中具有量化和元素选择的节能 STARS 主动与被动联合波束成形
信号处理
2025-11-20 v2
摘要
本文研究了辅助同时发射和反射可重构智能表面 (STARS) 的通感一体化 (ISAC) 系统，以支持全空间节能数据传输和目标感知。我们提出了一个能效最大化问题，联合优化了双功能雷达通信 增强型基站 (BS)，考虑了其基于 ISAC 的主动波束成形，以及幅度、相移、量化级别和元素选择的被动 STARS 波束成形配置。此外，考虑了松弛/独立/耦合 STARS 以检验架构灵活性。为了解决非凸和混合整数问题，我们提出了一种基于交替优化的联合主动-被动波束成形、量化和元素选择 (AQUES) 方案：拉格朗日对偶和 Dinkelbach 变换处理分数方程，而逐次凸逼近 (SCA) 将非可解问题凸化；罚对偶分解 (PDD) 框架和基于罚的凸-凹规划 (PCCP) 程序求解具有等式约束的幅度和相移；启发式搜索迭代地决定最佳量化级别；整数松弛处理离散元素选择变量。仿真结果表明，采用所提出的 AQUES 方案的 STARS-ISAC 在满足通信速率和感知质量要求的同时，显著提高了 EE。由于降低了硬件复杂度，耦合 STARS 进一步突出了其优于独立和松弛 STARS 的卓越 EE 性能。此外，在各种网络参数和部署场景下，AQUES 优于现有文献中的现有配置和基准方法。
引用
@article{arxiv.2507.16210,
title = {Joint Active and Passive Beamforming for Energy-Efficient STARS with Quantization and Element Selection in ISAC Systems},
author = {Li-Hsiang Shen and Yi-Hsuan Chiu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16210},
year = {2025}
}