使用可转向模拟天线阵列实现通信感知一体化的多波束方法

波束成形在通信感知一体化（JCAS）中具有巨大潜力，这正成为无人机和智能汽车等许多新兴平台上的迫切需求。尽管波束成形已分别针对通信与雷达感知被广泛研究，但由于通信与感知对波束成形的要求不同，其在一体化系统中的应用并非直截了当。在本文中，我们提出一种使用可转向模拟天线阵列的新颖多波束框架，其允许通信与感知的无缝集成。不同于使用单波束支持 JCAS 的传统方案，我们的框架基于多波束技术的关键创新：从单一发射阵列同时提供用于通信的固定子波束与随数据包变化的扫描子波束。我们为所提框架提供了系统架构与协议，与现代采用多载波调制的分组通信系统良好兼容。我们还提出了低复杂度且有效的多波束设计与生成方法，在满足不同通信与感知需求方面具有极大灵活性。我们进一步利用传统数字傅里叶变换与一维压缩感知技术开发了感知参数估计算法，与多波束框架良好匹配。仿真结果给出并验证了我们所提框架、波束成形设计方法及感知算法的有效性。