可移动天线赋能的ISAC系统中波束赋形与天线位置联合优化

来源：电子与信息学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：李振东, 巴建乐, 苏洲, 赵伟淳, 陈文, 朱政宇

单位：1.西安交通大学 西安 7100492.上海交通大学 上海 2002403.郑州大学 郑州 450001

摘要：该文聚焦于通信感知一体化(ISAC)系统性能优化问题，提出一种可移动天线(MA)赋能的创新解决方案。针对传统固定天线阵列因空间自由度受限导致的波束调控能力不足，该研究通过动态调整发射端MA元素的位置来充分利用无线信道空间特性。在满足用户通信与雷达感知需求的约束条件下，建立了包含MA元素离散位置、波束赋形向量和感知信号协方差矩阵的联合优化模型，以最小化系统发射功率。为解决优化变量耦合度高且包含二元离散变量的难题，该文采用离散二进制粒子群优化(BPSO)算法框架进行求解。具体地，首先，通过适应度函数迭代地确定MA元素的离散位置，并运用半正定松弛(SDR)和逐次凸近似(SCA)技术处理非凸约束，进一步求解波束赋形向量和感知协方差矩阵。仿真结果表明，相较于传统固定天线阵列基准方案，所提方案在降低ISAC系统发射功率方面具有显著优势。该文为MA赋能的ISAC系统能耗优化提供了新的思路，对下一代无线通信系统的通信感知融合网络设计具有重要指导意义。

关键词：通信感知一体化, 可移动天线, 离散二进制粒子群优化, 波束赋形

基金资助：国家自然科学基金(62401448, U24A20237, 62531015)，博士后创新人才支持计划(BX20240277)，上海市科委课题(24DP1500500)，河南省高校科技创新人才支持计划(23HASTIT019)，河南省自然科学基金(232300421097)