近场感知通信一体化系统的感知与通信性能帕累托优化

来源：电子与信息学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：张广驰, 谢志立, 崔苗, 武庆庆

单位：1.广东工业大学信息工程学院 广州 5100062.上海交通大学电子工程系 上海 200240

摘要：感知通信一体化(ISAC)是第6代移动通信的重要研究方向之一，它使无线通信网络具备了感知能力。超大规模多输入多输出(XL-MIMO)的研究使得通信研究从远场转向近场，但ISAC在近场区域的研究还不充分。该文针对近场区域中存在散射体干扰的场景，研究了多用户XL-MIMO ISAC系统的波束成形设计，致力于探讨ISAC系统中通感性能的折衷问题。为此，该文首先导出了感知互信息的一般形式，并通过引入辅助变量和舒尔补(Schur complement)将其转化为半定规划问题进行优化。针对复杂的多用户信干噪比(SINR)表达式，利用Dinkelbach算法将其转化为凸函数形式，以降低优化难度。进一步，提出一种多目标优化框架，旨在同时最大化多用户信干噪比和感知互信息，并通过构建系统效用函数求解帕累托最优解。仿真结果表明，所提方法能够平衡用户通信和目标感知性能，实现两者之间的最优折衷。研究还揭示了散射体在距离上对感知目标的干扰规律，为ISAC系统的设计提供了重要参考。

关键词：超大规模多输入多输出, 近场感知通信一体化, 散射体干扰, 多目标优化

基金资助：广东省基础与应用基础研究基金(2023A1515011980, 2023A1515140003)，广东省科技计划(2022A0505050023)