摘要：提出同时将透射和反射可重构智能表面(Simultaneously transmitting and reflecting reconfigurable intelligent surfaces,STAR-RIS)与通信感知一体化(Integrated sensing and communication,ISAC)系统结合,以实现全空间的通信与感知。同时在STAR-RIS上应用一种低成本的传感器实现了在STAR-RIS上进行目标感知,解决了雷达感知的严重路径损耗问题。基于此,本文研究了STAR-RIS辅助位于STAR-RIS两侧的多用户多输入单输出(Multi-usermulti-input single-output,MU-MISO)以及一个位于STAR-RIS透射侧的目标的ISAC系统,旨在联合优化STAR-RIS的被动波束成形矩阵和ISAC基站处的主动波束成形矩阵,以最大化用户的通信和速率,同时满足目标感知的最低信噪比要求。为了解决优化过程中的非凸问题,提出了一种基于分式规划的块坐标上升算法,将优化变量分为几个块变量交替优化。在迭代优化后续波束成形问题上,应用了连续凸逼近和半正定松弛算法。与传统的可重构智能表面相比,仿真结果验证了在ISAC系统中部署STAR-RIS的优点。同时将所提的基于分式规划的算法与基于加权最小均方误差的算法进行了对比并验证了所提算法在提高通信和速率上的优势和有效性。

摘要：基于可重构智能表面(RIS,reconfigurable intelligent surface)的安全认知无线电(SCR,secure cognitive radio)系统均假设次用户(SU,secondary user)和主用户(PU,primary user)在基站(BS,base station)的同一侧,仅能够实现通信区域的部分覆盖,限制了RIS部署的灵活性和有效性。为了解决上述问题,提出了一种新的基于同时透射和反射表面(STARS,simultaneously transmitting and reflecting surface)的SCR系统。在该系统中,STARS能够实现通信区域的全覆盖,利用透射波束成形向量提高SU的接收信号强度,同时利用反射波束成形向量降低SU对PU的干扰,为SCR系统的设计提供了新的优化自由度(DoF,degree of freedom)。考虑SU保密率约束、PU干扰功率约束(IPC,interference power constraint)和STARS透射/反射参数约束,从降低系统总功耗角度出发,以最小化BS发射功率为目标,构建BS主动波束成形向量和STARS透射/反射波束成形向量联合优化问题。这一最小化问题是变量耦合非凸问题,很难直接求解,提出了基于凸差松弛(DCR,difference-of-convex relaxation)方法和顺序秩一约束松弛(SROCR,sequential rank-one constraint relaxation)方法的交替优化(AO,alternating optimization)算法,联合设计BS主动波束成形向量和STARS透射/反射波束成形向量。仿真结果表明,所提算法具有良好的收敛性能,能够有效降低SU对PU的干扰,且与传统RIS、随机相位、最大比传输(MRT,maximum-ratio transmission)和等能量分裂(Equal ES,equal energy splitting)方案相比,BS发射功率分别降低了8.3%、15.4%、5.9%和5.3%。

摘要：为了解决传统通感一体化(integrated sensing and communication,ISAC)场景中通信和感知系统收发信号的切换频率差异以及通信易受障碍物阻挡的问题,将全双工(full-duplex,FD)技术和智能反射面(intelligent reflecting surface,IRS)引入ISAC系统,研究ISAC场景下IRS辅助的FD波束成形设计。基于IRS相移约束、基站接收波束成形约束、基站最大发射功率约束、上行用户最大发射功率约束、雷达感知阈值约束,建立了上下行用户和速率最大化波束成形优化问题。利用交替优化、连续凸逼近、半正定松弛、变量替换、半正定规划将原非凸优化问题转换成凸优化问题进行求解。仿真结果表明,在所考虑的通信性能指标下,所提方案相比对应的半双工和随机IRS方案分别提升了89.02%和70.15%。

摘要：本文致力于毫米波频段天线阵列设计与波束成形技术的深入研究。强调了毫米波通信的重要性,探讨了天线阵列在毫米波通信中的关键作用,并对于天线阵列设计的原理和方法进行了阐述,同时详细介绍了波束成形在毫米波通信中的实际应用,为现代通信技术中毫米波频段的广泛应用打开了新的可能性。通过优化设计和波束成形技术,实现更高效、可靠的毫米波通信,推动通信领域的进一步发展。

摘要：针对有源RIS辅助MISO系统中传统波束成形方法存在计算复杂度较高,且有源RIS热噪声抑制效果不佳问题,提出一种基于加权最小均方误差和粒子群的有源RIS辅助MISO系统联合波束成形优化算法。首先,利用交替优化思想,将非凸和速率优化问题转化为独立的基站波束成形和RIS相移凸优化问题;其次,采用具有较快收敛速度和较高估计精度的加权最小化均方误差算法,对基站波束成形进行优化设计;最后,通过引入混沌初始化和自适应惯性权重思想,对基于传统PSO的RIS相移设计进行优化,改善了容易陷入局部最优问题。仿真结果表明,与多种基准方案相比,所提方案可在有效降低计算量的情况下显著提高系统的和速率。

摘要：为提升无线网络的全域覆盖能力,STAR-RIS作为一种全新的RIS架构被提出。针对未来6G网络通信、感知和计算的需求,研究STAR-RIS辅助的通感算一体化系统。旨在联合优化主动、被动波束成形和计算资源分配,在满足通信和感知性能的同时,提升系统能效。所考虑的优化问题是非凸且强耦合的,难以直接求解。为此,提出一种基于交替优化、闭式分式规划、半正定松弛和连续凸近似的算法求解该问题。仿真结果表明,该算法能够极大提升系统性能。

摘要：本文研究了MIMO通感一体化系统的收发机波束成形,为刻画MIMO通信与雷达的性能折衷关系,建立了通感一体化系统的可达性能区域,并采用连续凸逼近方法求解所提出的非凸约束问题,给出仿真结果验证所提方案的有效性。

摘要：为解决非视距场景下毫米波多用户多输入单输出(MU-MISO)系统下行链路的可靠性通信问题,提出一种分布式智能反射表面(IRS)辅助多用户通信的联合波束成形设计方案。考虑功率和恒模约束,以用户加权和速率最大为目标,将基站有源波束成形和多个IRS无源波束成形联合建模为非凸优化问题。利用闭式分式规划技术解耦该联合优化问题为易于求解的等价问题。根据近似线性规则和分布式连续凸近似规则,采用非凸块坐标下降算法分别交替优化有源波束成形和无源波束成形矩阵,并给出了所提算法的收敛性证明和复杂度分析。仿真结果表明,所提算法可以快速收敛,并且与2种基线算法相比,在降低复杂度的情况下能有效地提高系统传输速率。

摘要：双功能雷达通信系统(DFRC)是有效解决未来网络频谱资源拥挤问题的理想技术之一,该文引入了可重构智能表面(RIS)技术,旨在提升用户的加权和速率和系统的探测性能。首先在雷达功率约束和可重构智能表面的恒定模约束以及通信的整体功率预算下,构建了通信用户的加权和速率和系统探测性能最大化的优化模型。通过联合优化基站的主动波束和可重构智能表面的无源被动波束形成,该文设计了一种有效的基于加权最小均方误差、分式规划和流形优化的交替优化算法,将非凸优化问题转化为两个子问题并利用迭代进行求解。仿真结果表明,所提方案对解决该问题的有效性和对用户加权和速率在较低迭代次数下达到收敛,并且可使用户的加权和速率上限提升0.86 bit/(s·Hz)和使系统探测更具方向性。

摘要：针对现有超低频天线发射端单一化缺陷和通信距离受限瓶颈,为实现超低频电磁发信系统的小型化和远距离传输,该文对旋转式永磁体机械天线的超低频电磁发信技术进行了理论创新和工程实践。探究多输入单输出(MISO)场景下超低频多机械天线电磁辐射理论,建立了基于三相感应电机的多机械天线阵列的空间磁场分布模型。仿真结果表明:利用三相感应电机组成的2元机械天线阵列可使磁感应强度在近场提高3 dB。该文还提出了多天线超低频近场最优波束成型技术。仿真结果表明:当天线之间的初始相位相等时径向接收磁场分量场强最大。设计高精度同步技术并搭建原理样机进行测试,实验结果表明:发送端采用2元天线组阵,信号功率提高6 dBm,传输距离可达50 m。