博士生陈康建在IEEE TWC上发表ISAC系统同时波束训练及目标感知的论文

2023年7月，课题组的一篇论文“Simultaneous Beam Training and Target Sensing in ISAC Systems with RIS”，被无线通信领域旗舰刊物IEEE Transactions on Wireless Communications（影响因子：10.4）录用。论文第一作者是博士生陈康建同学，第二作者是陈康建的指导教师戚晨皓教授，第三作者为加拿大纽芬兰纪念大学Octavia A. Dobre教授，第四作者为帝国理工学院Geoffrey Ye Li教授。该论文研究了可重构智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）辅助的通信感知一体化（Integrated Sensing and Communication, ISAC）系统中的同时波束训练及目标感知问题，如下图所示。

论文指出，来自RIS回波的能量在角度-延时域是汇聚的且在多普勒-延时域是发散的，而来自目标回波的能量在角度-延时域是发散的且在多普勒-延时域是汇聚的。基于RIS回波和目标回波的不同特性，本文提出了一种同时波束训练和目标检测的方案。在该方案中，基站（Base Station， BS）利用一组下行导频的回波对RIS和目标同时进行探测。为了获得BS-RIS通信信道与感知信道的参数，本文提出了一种迭代参数估计算法交替地在角度-延时域和多普勒-延时域进行波束训练与目标检测。与此同时，用户终端（User Terminal，UT）也同时地接收该下行导频信号进行合作感知以获取BS-UT通信信道的参数。

随后，基于BS-RIS以及BS-UT通信信道的参数，本文提出了一种定位与阵列朝向估计方案。如下图所示，对于直达路径存在的情况，该方案利用三角关系定位RIS和UE，并确定他们的阵列朝向。对于仅存在非直射路径的情况，该方案利用发射阵列，散射体以及接收阵列之间的关系定位RIS和UT，并确定他们的阵列朝向。

最后，基于RIS和UT的位置以及阵列朝向，本文提出了一种RIS辅助ISAC系统的波束对准方案。如下图所示，在RIS与UE之间存在直射径的情况下，该方案利用基站、RIS和用户之间的几何关系直接计算实现RIS和用户之间的波束对准，无需进行额外的训练开销。通过利用ISAC基站的感知功能，该方案使用更少的训练开销实现了比波束扫描更好的性能。