克服基站天线下倾角以实现空地通感一体化覆盖：天线设计、波束赋形与用户调度
信号处理
2026-01-21 v1
摘要
通感一体化在低空经济应用中前景广阔。然而，传统的下倾基站主要为地面服务提供扇形前向波瓣，由于存在后向盲区，无法感知空中目标。本文提出一种新型天线结构，以实现空地波束操控，从而促进全空间感知与通信。具体而言，我们并未在天线阵列后方插入反射器以抑制后瓣，而是引入全向操控板与有源阵列协同工作，实现全向波束赋形。基于此项硬件创新，我们以最大化感知与通信互信息之和为目标，联合优化用户调度、全向操控板的无源系数以及有源阵列的波束赋形。该问题被分解为两个子问题：一个通过流形上的黎曼梯度优化无源系数，另一个优化用户调度和有源阵列波束赋形。利用感知与通信互信息、数据解码最小均方误差和参数估计最小均方误差之间的关系，原始子问题被等价转化为一个加权和最小均方误差问题，并通过拉格朗日乘子法和一阶最优性条件严格建立。仿真结果表明，所提算法在总互信息和均方误差方面均优于基线方案，同时提供360度感知覆盖。波束图分析进一步证明了有效的用户调度和精确的目标对准。
引用
@article{arxiv.2601.12281,
title = {Overcoming BS Down-Tilt for Air-Ground ISAC Coverage: Antenna Design, Beamforming and User Scheduling},
author = {Lingyi Zhu and Zhongxiang Wei and Fan Liu and Jianjun Wu and Xiao-Wei Tang and Christos Masouros and Shanpu Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.12281},
year = {2026}
}