Ray Antenna Array在低空无人机群集ISAC系统中实现均匀角分辨率

Ray 天线阵列 (RAA) 是一种新型多天线架构，由大量低成本天线单元和少数无线电频率 (RF) 链组成。天线单元以 novel ray 结构排列，其中每个 ray 对应一个设计了特定方向的均匀线性阵列 (sULA)，且其所有天线单元直接相连。通过进一步设计 ray 选择网络 (RSN)，可选取合适的 sULAs 与 RF 链连接进行基带处理。RAA 具有三个显著优势：(i) 由于无需相位移位器，硬件成本显著降低；(ii) 采用高指向度天线单元，可实现增强的波束赋能；(iii) 在所有信号方向上均实现均匀角分辨率。这些优势使 RAA 特别适用于集成探测与通信 (ISAC)，尤其是针对低空无人机群集 ISAC 场景，因为高迁移的空中目标可能轻易偏离常规天线阵列的主瓣，从而导致严重的通信与探测性能衰减。因此，本文研究基于 RAA 的无人机群集 ISAC 系统。首先建立 RAA 基于无人机的 ISAC 输入-输出数学模型，并严格证明 RAA 在所有方向上实现均匀角分辨率。此外，设计了 RAA 的方向和 RSN。进一步研究了面向无人机群集的基于 RAA 的 ISAC 系统，采用正交频分复用 (OFDM) 方法，并提出一种高效的探测目标参数估计算法。大量仿真结果表明，RAA 系统相对于传统天线阵列在探测角分辨率和通信频谱效率方面显著提升，凸显了该新型 RAA 系统满足低空无人机 ISAC 日益增长需求的巨大潜力。