面向通感一体化的三混合全息波束赋形

通感一体化（ISAC）能够使用同一频段和硬件同时执行通信与感知任务，使其成为6G的关键技术。作为大规模天线阵列的低成本实现方案，可重构全息表面（RHS）可集成到ISAC系统中，实现全息ISAC范式，其中增大的辐射孔径可获得显著的波束赋形增益。本文研究三混合全息ISAC框架，其中波束赋形器包含数字层、模拟层和基于RHS的电磁（EM）层。模拟层采用少量移相器（PS）为幅度调制的RHS提供子阵列级相位控制。三混合波束赋形为低成本大规模全息ISAC提供了一条路径。然而，与传统的ISAC系统相比，在全息ISAC中通过PS实现联合子阵列级相位控制以及通过RHS实现单元级辐射幅度控制具有挑战性。为解决此问题，我们提出一种三混合全息ISAC方案，该方案在满足最小用户速率要求的同时最小化感知波形误差。设计了一种针对PS相位和RHS幅度响应的联合优化方法，以处理层间耦合和不同的可行域。理论分析表明，优化后的幅度响应聚集在边界值附近，即1比特幅度控制，以降低硬件和算法复杂度。仿真结果表明，所提方案在通信和感知任务之间实现了可控的性能权衡。实测的RHS波束增益验证了通过子阵列级移相增强全息波束赋形的效果。此外，随着RHS单元数量的增加，所提方法在显著减少PS数量的同时，性能超越了传统的混合波束赋形。