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2025年
14卷
第4期
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2025, 14(4): 781-796.
摘要
2139 KB
通过复用随机通信信号，并基于现网中的通信架构实现通信感知一体化(ISAC)，能够显著降低ISAC实现成本、加速感知功能融入现有通信网络。然而，通信数据的随机性将会使得感知功能出现随机起伏，造成感知性能不稳定。为了获得稳健的感知性能，该文研究了随机通感一体空域信号处理方法，提出了多输入多输出通感一体(MIMO-ISAC)系统收发预编码联合优化设计方案。具体而言，考虑对目标响应矩阵的估计，该文首先定义了随机信号下感知系统的遍历克拉美罗界(ECRB)，并基于复逆Wishart矩阵的分布推导了ECRB的闭合表达式，从理论上说明了使用随机信号进行感知相较于传统使用确定性正交信号的性能损失。进一步地，该文分别考虑了ECRB最小化的感知最优问题以及多天线多用户信号估计的通信最优问题，并获得了感知最优预编码设计和通信最优预编码设计方案。接着，该文将上述收发预编码优化设计思路扩展至通信感知一体化场景。最后，该文通过大量仿真验证了所提方法的有效性，相关结果表明所提出的联合收发预编码设计方案能够支持高精度目标响应矩阵估计，同时能够实现通信信号估计误差与目标响应矩阵估计误差的灵活折衷。
通过复用随机通信信号，并基于现网中的通信架构实现通信感知一体化(ISAC)，能够显著降低ISAC实现成本、加速感知功能融入现有通信网络。然而，通信数据的随机性将会使得感知功能出现随机起伏，造成感知性能不稳定。为了获得稳健的感知性能，该文研究了随机通感一体空域信号处理方法，提出了多输入多输出通感一体(MIMO-ISAC)系统收发预编码联合优化设计方案。具体而言，考虑对目标响应矩阵的估计，该文首先定义了随机信号下感知系统的遍历克拉美罗界(ECRB)，并基于复逆Wishart矩阵的分布推导了ECRB的闭合表达式，从理论上说明了使用随机信号进行感知相较于传统使用确定性正交信号的性能损失。进一步地，该文分别考虑了ECRB最小化的感知最优问题以及多天线多用户信号估计的通信最优问题，并获得了感知最优预编码设计和通信最优预编码设计方案。接着，该文将上述收发预编码优化设计思路扩展至通信感知一体化场景。最后，该文通过大量仿真验证了所提方法的有效性，相关结果表明所提出的联合收发预编码设计方案能够支持高精度目标响应矩阵估计，同时能够实现通信信号估计误差与目标响应矩阵估计误差的灵活折衷。
2025, 14(4): 797-808.
无人机隐蔽通信在实现可持续低空经济方面引起了相当大的关注。该文基于通感一体化(ISAC)框架，研究了多无人机协作隐蔽通信网络的系统策略和资源分配，其中多个无人机进行协作感知并在移动监管者(Willie)存在的情况下同时向多个地面用户(GUs)隐蔽传输下行信息。为了提高通信隐蔽性，无人机在干扰无人机(JUAV)模式和信息无人机(IUAV)模式之间自适应切换。为了应对Willie的移动性，采用基于无迹卡尔曼滤波的方法，利用从ISAC回波中提取的时延和多普勒频移来预测和跟踪Willie的位置。通过联合优化JUAV选择策略、IUAV-GU调度、通信/干扰功率分配，该文提出了一个实时公平性传输最大化问题。采用交替优化方法，将原始问题分解为一系列子问题，从而获得有效的次优解。仿真结果表明，所提出的方案能够准确跟踪Willie并有效保证下行隐蔽传输。
无人机隐蔽通信在实现可持续低空经济方面引起了相当大的关注。该文基于通感一体化(ISAC)框架，研究了多无人机协作隐蔽通信网络的系统策略和资源分配，其中多个无人机进行协作感知并在移动监管者(Willie)存在的情况下同时向多个地面用户(GUs)隐蔽传输下行信息。为了提高通信隐蔽性，无人机在干扰无人机(JUAV)模式和信息无人机(IUAV)模式之间自适应切换。为了应对Willie的移动性，采用基于无迹卡尔曼滤波的方法，利用从ISAC回波中提取的时延和多普勒频移来预测和跟踪Willie的位置。通过联合优化JUAV选择策略、IUAV-GU调度、通信/干扰功率分配，该文提出了一个实时公平性传输最大化问题。采用交替优化方法，将原始问题分解为一系列子问题，从而获得有效的次优解。仿真结果表明，所提出的方案能够准确跟踪Willie并有效保证下行隐蔽传输。
2025, 14(4): 809-828.
大规模阵列与高频宽带信号支持的通感一体化(ISAC)技术在提升频谱效率的同时增强环境感知能力。在此背景下，窄带-远场的ISAC模型将出现不可避免的系统偏差，ISAC建模需要同时考虑宽带和近场效应。该文针对宽带-近场条件下基于部分连接混合预编码的ISAC系统进行优化设计和性能评估，考虑集中式多输入多输出(MIMO)的单基地模式和双基地模式两种感知情形。对于单基地模式，重新推导波达方向(DOA)和距离联合估计的克拉美罗界(CRB)，并以此为感知性能优化标准；对于双基地模式，在保证每一个用户通信质量(QoS)的前提下，最大化聚焦在感知目标上的发射功率。为了解决上述高维度非凸优化问题，该文提出直接交替最小化(AM)和间接全数字逼近两种算法，将该问题分解为若干独立的子问题，每个子问题可被凸松弛和有效解决。数值仿真实验结果表明，经过合理设置预设通信信噪比(SNR)阈值和发射天线分组，所设计的宽带-近场ISAC系统可以同时取得与基于全数字预编码的ISAC系统接近的感知性能和通信性能。
大规模阵列与高频宽带信号支持的通感一体化(ISAC)技术在提升频谱效率的同时增强环境感知能力。在此背景下，窄带-远场的ISAC模型将出现不可避免的系统偏差，ISAC建模需要同时考虑宽带和近场效应。该文针对宽带-近场条件下基于部分连接混合预编码的ISAC系统进行优化设计和性能评估，考虑集中式多输入多输出(MIMO)的单基地模式和双基地模式两种感知情形。对于单基地模式，重新推导波达方向(DOA)和距离联合估计的克拉美罗界(CRB)，并以此为感知性能优化标准；对于双基地模式，在保证每一个用户通信质量(QoS)的前提下，最大化聚焦在感知目标上的发射功率。为了解决上述高维度非凸优化问题，该文提出直接交替最小化(AM)和间接全数字逼近两种算法，将该问题分解为若干独立的子问题，每个子问题可被凸松弛和有效解决。数值仿真实验结果表明，经过合理设置预设通信信噪比(SNR)阈值和发射天线分组，所设计的宽带-近场ISAC系统可以同时取得与基于全数字预编码的ISAC系统接近的感知性能和通信性能。
2025, 14(4): 829-841.
太赫兹频段被认为可实现太比特每秒的通信速率并实现高精度感知，因此太赫兹通信感知一体化是未来无线通信系统的关键技术。该文聚焦于一种时延多普勒域波形——正交时延多普勒分路复用(ODDM)调制，提出了一种基于ODDM的太赫兹通信感知一体化传输方案。针对现有信号模型的局限性，该文推导了一种更为通用的离网ODDM调制输入/输出关系，突破了信道路径时延和多普勒频移必须为其分辨率整数倍的假设限制。针对ODDM符号检测问题，该文基于共轭梯度的时域信道均衡器优化计算复杂度，发现ODDM相比OFDM具有针对多普勒效应更高的鲁棒性。最后，该文设计了一种多目标感知估计算法，该算法能够在低复杂度下实现高精度估计，其多目标估计精度与克拉美罗下界相近。
太赫兹频段被认为可实现太比特每秒的通信速率并实现高精度感知，因此太赫兹通信感知一体化是未来无线通信系统的关键技术。该文聚焦于一种时延多普勒域波形——正交时延多普勒分路复用(ODDM)调制，提出了一种基于ODDM的太赫兹通信感知一体化传输方案。针对现有信号模型的局限性，该文推导了一种更为通用的离网ODDM调制输入/输出关系，突破了信道路径时延和多普勒频移必须为其分辨率整数倍的假设限制。针对ODDM符号检测问题，该文基于共轭梯度的时域信道均衡器优化计算复杂度，发现ODDM相比OFDM具有针对多普勒效应更高的鲁棒性。最后，该文设计了一种多目标感知估计算法，该算法能够在低复杂度下实现高精度估计，其多目标估计精度与克拉美罗下界相近。
2025, 14(4): 842-853.
随着低空经济的兴起，无人机的通信和检测问题受到了广泛的关注。该文研究了OFDM通信感知一体化中的感知参考信号设计，用于远距离高速无人机的检测。为了实现无人机在远距离和高速度情况下的不模糊检测，传统的参考信号设计需要较密的感知参考信号布置，从而带来较大的资源开销。此外，基于OFDM波形的远距离检测，还面临码间串扰的挑战。首先，针对远距离检测的问题，该文设计了支持远距离检测且抗码间串扰的感知参考信号模式，可以在较少资源开销下达到系统的最大不模糊检测距离。然后，基于前述参考信号的排布模式，针对高速度检测的问题，该文在基于中国剩余定理消除模糊方法的基础上，引入距离变化率。通过合理的参考信号配置与幽灵目标消除算法，可以在较小的资源开销下，大幅增加不模糊检测速度，且有效避免幽灵目标的产生。上述方法的有效性最后通过仿真进行了验证。仿真结果表明，针对远距离高速目标的检测，相比于传统方法，该文所提的方法可降低72%的参考信号开销。
随着低空经济的兴起，无人机的通信和检测问题受到了广泛的关注。该文研究了OFDM通信感知一体化中的感知参考信号设计，用于远距离高速无人机的检测。为了实现无人机在远距离和高速度情况下的不模糊检测，传统的参考信号设计需要较密的感知参考信号布置，从而带来较大的资源开销。此外，基于OFDM波形的远距离检测，还面临码间串扰的挑战。首先，针对远距离检测的问题，该文设计了支持远距离检测且抗码间串扰的感知参考信号模式，可以在较少资源开销下达到系统的最大不模糊检测距离。然后，基于前述参考信号的排布模式，针对高速度检测的问题，该文在基于中国剩余定理消除模糊方法的基础上，引入距离变化率。通过合理的参考信号配置与幽灵目标消除算法，可以在较小的资源开销下，大幅增加不模糊检测速度，且有效避免幽灵目标的产生。上述方法的有效性最后通过仿真进行了验证。仿真结果表明，针对远距离高速目标的检测，相比于传统方法，该文所提的方法可降低72%的参考信号开销。
2025, 14(4): 854-866.
在大规模多输入多输出(MIMO)通信和雷达系统中，采用单比特数模转换器(DAC)是一种降低发射系统硬件成本和功耗的有效方法。该文研究单比特量化下雷达通信一体化系统的发射波形设计，在给定通信服务质量约束下最小化雷达发射波束图的积分旁瓣主瓣比，通过提升发射波束的功率集中程度以获得良好的发射波束赋形性能。针对单比特量化导致发射波形仅具有低自由度可行域的问题，该文采用符号级预编码技术，基于有益干扰(CI)原理充分利用空域和时域自由度来辅助波形设计。由于所提出的波形设计问题具有非凸分式二次目标函数和大量的非凸离散约束，该文提出了一种基于丁克尔巴赫(Dinkelbach)变换和交替方向乘子法(ADMM)的算法来有效求解该NP-难问题。仿真结果表明，所设计的波形能够显著降低对DAC分辨率的需求，并在满足下行用户通信质量需求的条件下具有良好的雷达发射波束图性能。
在大规模多输入多输出(MIMO)通信和雷达系统中，采用单比特数模转换器(DAC)是一种降低发射系统硬件成本和功耗的有效方法。该文研究单比特量化下雷达通信一体化系统的发射波形设计，在给定通信服务质量约束下最小化雷达发射波束图的积分旁瓣主瓣比，通过提升发射波束的功率集中程度以获得良好的发射波束赋形性能。针对单比特量化导致发射波形仅具有低自由度可行域的问题，该文采用符号级预编码技术，基于有益干扰(CI)原理充分利用空域和时域自由度来辅助波形设计。由于所提出的波形设计问题具有非凸分式二次目标函数和大量的非凸离散约束，该文提出了一种基于丁克尔巴赫(Dinkelbach)变换和交替方向乘子法(ADMM)的算法来有效求解该NP-难问题。仿真结果表明，所设计的波形能够显著降低对DAC分辨率的需求，并在满足下行用户通信质量需求的条件下具有良好的雷达发射波束图性能。
2025, 14(4): 867-895.
雷达通信一体化(DFRC)系统的射频隐身性能是雷达隐身探测和通信隐蔽传输的关键。然而，传统基于相控阵和MIMO体制的波束形成方案不具备距离维辐射能量控制能力，导致一体化发射信号容易被敌方无源探测系统截获。针对此问题，该文提出一种面向射频隐身的频控阵-多输入多输出(FDA-MIMO)雷达通信一体化发射接收波束联合设计方法。首先，构建基于正交波形生成、频率分集调制和发射波束形成加权的FDA-MIMO一体化发射信号模型，通过匹配滤波和接收波束形成获得雷达等效发射波束图与通信传输信道的距离角度二维表达式。其次，以通信信息嵌入和通信可达速率为约束条件，以雷达目标处的等效发射波束图功率最小化和输出信干噪比最大化为双优化目标函数，建立面向射频隐身的FDA-MIMO雷达通信一体化发射接收波束联合优化模型。最后，提出基于加权均方误差最小化(WMMSE)和共享交替方向乘子法(C-ADMM)的联合优化算法，推导各变量的闭式表达式并结合凸优化算法，实现低复杂度求解。仿真结果表明，该文所提方法的雷达探测与通信传输在距离角度二维平面上均为“点对点”模式，具备良好的射频隐身能力，同时能够提供较高的杂波和干扰抑制性能以及较低的通信误码率。
雷达通信一体化(DFRC)系统的射频隐身性能是雷达隐身探测和通信隐蔽传输的关键。然而，传统基于相控阵和MIMO体制的波束形成方案不具备距离维辐射能量控制能力，导致一体化发射信号容易被敌方无源探测系统截获。针对此问题，该文提出一种面向射频隐身的频控阵-多输入多输出(FDA-MIMO)雷达通信一体化发射接收波束联合设计方法。首先，构建基于正交波形生成、频率分集调制和发射波束形成加权的FDA-MIMO一体化发射信号模型，通过匹配滤波和接收波束形成获得雷达等效发射波束图与通信传输信道的距离角度二维表达式。其次，以通信信息嵌入和通信可达速率为约束条件，以雷达目标处的等效发射波束图功率最小化和输出信干噪比最大化为双优化目标函数，建立面向射频隐身的FDA-MIMO雷达通信一体化发射接收波束联合优化模型。最后，提出基于加权均方误差最小化(WMMSE)和共享交替方向乘子法(C-ADMM)的联合优化算法，推导各变量的闭式表达式并结合凸优化算法，实现低复杂度求解。仿真结果表明，该文所提方法的雷达探测与通信传输在距离角度二维平面上均为“点对点”模式，具备良好的射频隐身能力，同时能够提供较高的杂波和干扰抑制性能以及较低的通信误码率。
2025, 14(4): 896-914.
针对以雷达探测为首要功能的探通一体(DFRC)波形设计中通信速率低的问题，该文提出了一种基于子脉冲混合调制(SHM)的探通一体波形设计方法，利用波形子脉冲内/间时域、频域和极化域资源进行多维调制，实现了通信速率的有效提升。构建了以最小化正交波形簇自/互相关函数的峰值旁瓣电平(PSL)为准则，考虑SHM信息调制约束和波形恒模约束的一体化波形设计优化问题，并提出了频域主分量最小化(SMM)算法快速求解上述非凸优化问题。此外，提出了一种基于单脉冲的探通一体回波处理方法，使模糊函数零延时截线的第1个零点处多普勒频率变为传统波形的L(子脉冲数)倍，保证了一体化波形的高多普勒容忍度，实现了对高速目标的有效探测。
针对以雷达探测为首要功能的探通一体(DFRC)波形设计中通信速率低的问题，该文提出了一种基于子脉冲混合调制(SHM)的探通一体波形设计方法，利用波形子脉冲内/间时域、频域和极化域资源进行多维调制，实现了通信速率的有效提升。构建了以最小化正交波形簇自/互相关函数的峰值旁瓣电平(PSL)为准则，考虑SHM信息调制约束和波形恒模约束的一体化波形设计优化问题，并提出了频域主分量最小化(SMM)算法快速求解上述非凸优化问题。此外，提出了一种基于单脉冲的探通一体回波处理方法，使模糊函数零延时截线的第1个零点处多普勒频率变为传统波形的L(子脉冲数)倍，保证了一体化波形的高多普勒容忍度，实现了对高速目标的有效探测。
2025, 14(4): 915-927.
雷达与通信在一个平台占用相同频谱时会产生相互干扰，此外雷达目标探测过程中面临主瓣方向的欺骗式干扰威胁。为解决上述问题，该文设计了一种频率分集阵多输入多输出(FDA-MIMO)雷达和MIMO通信频谱共存系统，提出了一种雷达为中心的系统收发参数联合设计方法。该方法通过联合优化雷达发射波形、雷达接收滤波器和通信发射码本，最大化雷达系统的输出信干噪比(SINR)，从而提高对目标的检测概率，同时保证MIMO通信速率。在优化过程中，采用交替优化(AO)策略，将优化问题分解为多个子问题并迭代求解。其中，接收滤波器的优化通过拉格朗日乘子法求解，通信发射码本优化采用不等式定理得到最优近似解，而雷达发射波形优化通过泰勒展开和松弛算法进行凸近似。仿真结果表明，该联合设计方法能够在保证通信速率的同时有效提高雷达系统的SINR，显著提升FDA-MIMO雷达和MIMO通信频谱共存系统在主瓣欺骗式干扰下的性能。
雷达与通信在一个平台占用相同频谱时会产生相互干扰，此外雷达目标探测过程中面临主瓣方向的欺骗式干扰威胁。为解决上述问题，该文设计了一种频率分集阵多输入多输出(FDA-MIMO)雷达和MIMO通信频谱共存系统，提出了一种雷达为中心的系统收发参数联合设计方法。该方法通过联合优化雷达发射波形、雷达接收滤波器和通信发射码本，最大化雷达系统的输出信干噪比(SINR)，从而提高对目标的检测概率，同时保证MIMO通信速率。在优化过程中，采用交替优化(AO)策略，将优化问题分解为多个子问题并迭代求解。其中，接收滤波器的优化通过拉格朗日乘子法求解，通信发射码本优化采用不等式定理得到最优近似解，而雷达发射波形优化通过泰勒展开和松弛算法进行凸近似。仿真结果表明，该联合设计方法能够在保证通信速率的同时有效提高雷达系统的SINR，显著提升FDA-MIMO雷达和MIMO通信频谱共存系统在主瓣欺骗式干扰下的性能。
2025, 14(4): 928-949.
卫星通信与星载合成孔径雷达(SAR)遥感探测的一体化技术旨在融合通信与遥感功能，实现数据传输与遥感成像的同步进行，以满足对高效、隐蔽和安全信息传输的需求，提升系统的多用途能力。然而，由于二者在波形特性、收发器设计及信号处理算法等方面存在显著差异，实现星载通信与遥感一体化系统面临诸多挑战。该研究提出了一种基于信息超表面技术的无源无线通信系统，结合SAR回波调制方法，创新性地实现了地星通信与星载SAR遥感探测的深度融合。该系统通过精确调制其SAR散射回波参数，在维持SAR遥感探测质量约束条件下实现了无源无线通信功能。在此基础上，利用电磁反向散射特性替代主动发射机制，有效保障了通信链路的电磁隐蔽性与信息安全特性。场景仿真实验与星载SAR数据实验结果验证了系统的可行性与有效性。实验结果表明，在兼容传统SAR波形体制的前提下，该系统成功实现了地星数据传输与星载SAR成像的同步运行。该研究的核心目标是推动星载SAR遥感探测系统与无线通信技术的深度融合，旨在实现频谱资源的高效利用，并探索如何将信息超表面技术有效应用于通信与遥感一体化系统中，而为该领域提供新的研究视角与技术潜力。
卫星通信与星载合成孔径雷达(SAR)遥感探测的一体化技术旨在融合通信与遥感功能，实现数据传输与遥感成像的同步进行，以满足对高效、隐蔽和安全信息传输的需求，提升系统的多用途能力。然而，由于二者在波形特性、收发器设计及信号处理算法等方面存在显著差异，实现星载通信与遥感一体化系统面临诸多挑战。该研究提出了一种基于信息超表面技术的无源无线通信系统，结合SAR回波调制方法，创新性地实现了地星通信与星载SAR遥感探测的深度融合。该系统通过精确调制其SAR散射回波参数，在维持SAR遥感探测质量约束条件下实现了无源无线通信功能。在此基础上，利用电磁反向散射特性替代主动发射机制，有效保障了通信链路的电磁隐蔽性与信息安全特性。场景仿真实验与星载SAR数据实验结果验证了系统的可行性与有效性。实验结果表明，在兼容传统SAR波形体制的前提下，该系统成功实现了地星数据传输与星载SAR成像的同步运行。该研究的核心目标是推动星载SAR遥感探测系统与无线通信技术的深度融合，旨在实现频谱资源的高效利用，并探索如何将信息超表面技术有效应用于通信与遥感一体化系统中，而为该领域提供新的研究视角与技术潜力。
2025, 14(4): 950-960.
随着Wi-Fi感知技术在智能健康监测领域的广泛应用，如何构建高质量的数据集成为亟待解决的关键问题。特别是在监测异常行为(如跌倒)时，传统方法依赖于人体的反复实验，这既存在安全隐患，又面临伦理困境。为应对这一挑战，该文提出了一种基于时间编码超表面的辅助数据样本采集方法。通过模拟人体的运动特征，时间编码超表面可以有效替代人体实验，用于辅助构建Wi-Fi感知数据集。为此该文设计了一款具备0～360°全相位调制能力的时间编码超表面验证了该方案的可行性。实验结果表明，超表面生成的信号能够较好地保留人体运动特征，有效补充真实样本，降低数据采集复杂度，并显著提升模型的监测准确性。该方法为Wi-Fi感知技术的数据采集提供了一种创新且可行的解决方案。
随着Wi-Fi感知技术在智能健康监测领域的广泛应用，如何构建高质量的数据集成为亟待解决的关键问题。特别是在监测异常行为(如跌倒)时，传统方法依赖于人体的反复实验，这既存在安全隐患，又面临伦理困境。为应对这一挑战，该文提出了一种基于时间编码超表面的辅助数据样本采集方法。通过模拟人体的运动特征，时间编码超表面可以有效替代人体实验，用于辅助构建Wi-Fi感知数据集。为此该文设计了一款具备0～360°全相位调制能力的时间编码超表面验证了该方案的可行性。实验结果表明，超表面生成的信号能够较好地保留人体运动特征，有效补充真实样本，降低数据采集复杂度，并显著提升模型的监测准确性。该方法为Wi-Fi感知技术的数据采集提供了一种创新且可行的解决方案。
2025, 14(4): 961-973.
无线通信设备在新兴场景(例如，如车联网、低轨卫星等)的大量应用使得通信用频逐渐向更高频段扩展，进而导致其与雷达用频的重叠现象日益突出。雷达通信一体化凭借其联合信号处理能力和低功耗特性，被视为一种解决频谱拥挤问题的有效途径。相比于传统的天线阵列架构，全息超表面天线(HMA)通过嵌入紧密排列的超材料单元，可以灵活配置各单元的状态以调控频率响应，从而实现可控且高能效的波束成形，为雷达通信一体化系统提供了潜在可行选择。考虑一个基于全息超表面的雷达通信一体化系统，在杂波环境下进行目标感知的同时能够为多个单天线用户提供通信服务。接下来，该文在满足发射功率和HMA频率响应约束的前提下，构建了最大化通信频谱效率和雷达互信息加权和的问题，通过联合优化数字预编码器、HMA权重矩阵和接收滤波器，实现基于HMA的雷达通信一体化波束成形设计。为求解这一非凸优化问题，该文提出一种基于分式规划的交替优化算法。该算法首先利用分式规划技术将原始问题转化为更易于处理的子问题，然后通过拉格朗日对偶分解和流形优化等方法对子问题进行交替优化求解。仿真结果表明，HMA阵列架构的波束成形设计在通信频谱效率与雷达互信息性能间取得了灵活的平衡，并且其性能接近全数字阵列架构。
无线通信设备在新兴场景(例如，如车联网、低轨卫星等)的大量应用使得通信用频逐渐向更高频段扩展，进而导致其与雷达用频的重叠现象日益突出。雷达通信一体化凭借其联合信号处理能力和低功耗特性，被视为一种解决频谱拥挤问题的有效途径。相比于传统的天线阵列架构，全息超表面天线(HMA)通过嵌入紧密排列的超材料单元，可以灵活配置各单元的状态以调控频率响应，从而实现可控且高能效的波束成形，为雷达通信一体化系统提供了潜在可行选择。考虑一个基于全息超表面的雷达通信一体化系统，在杂波环境下进行目标感知的同时能够为多个单天线用户提供通信服务。接下来，该文在满足发射功率和HMA频率响应约束的前提下，构建了最大化通信频谱效率和雷达互信息加权和的问题，通过联合优化数字预编码器、HMA权重矩阵和接收滤波器，实现基于HMA的雷达通信一体化波束成形设计。为求解这一非凸优化问题，该文提出一种基于分式规划的交替优化算法。该算法首先利用分式规划技术将原始问题转化为更易于处理的子问题，然后通过拉格朗日对偶分解和流形优化等方法对子问题进行交替优化求解。仿真结果表明，HMA阵列架构的波束成形设计在通信频谱效率与雷达互信息性能间取得了灵活的平衡，并且其性能接近全数字阵列架构。
2025, 14(4): 974-993.
该文针对雷达通信一体化系统中多站协作感知的问题，提出了一种基于无蜂窝网络架构的智能框架HRT-Net，用于实现准确且资源高效的位置估计。具体而言，该文首先将感知区域划分为多个子区域，并基于深度可分离卷积设计了一个轻量级的区域选择网络，以识别目标所属的子区域，从而减少计算负担并实现广域覆盖。其次，考虑到多站数据差异性的隐式问题，该文设计了一种分通道单维注意力机制，旨在有效聚合多站的感知数据并增强特征的提取和表示能力，从而生成注意力权重图以加权修正原始特征。最后，基于多尺度和多重残差连接设计了一个目标定位网络，该网络能够提取更加全面和深层的特征并实现多级特征融合，进而可靠地将其映射到目标的位置坐标。仿真及实测实验结果表明，相比于现有方法，HRT-Net在较低计算复杂度和存储开销下，能够实现厘米级的目标定位。
该文针对雷达通信一体化系统中多站协作感知的问题，提出了一种基于无蜂窝网络架构的智能框架HRT-Net，用于实现准确且资源高效的位置估计。具体而言，该文首先将感知区域划分为多个子区域，并基于深度可分离卷积设计了一个轻量级的区域选择网络，以识别目标所属的子区域，从而减少计算负担并实现广域覆盖。其次，考虑到多站数据差异性的隐式问题，该文设计了一种分通道单维注意力机制，旨在有效聚合多站的感知数据并增强特征的提取和表示能力，从而生成注意力权重图以加权修正原始特征。最后，基于多尺度和多重残差连接设计了一个目标定位网络，该网络能够提取更加全面和深层的特征并实现多级特征融合，进而可靠地将其映射到目标的位置坐标。仿真及实测实验结果表明，相比于现有方法，HRT-Net在较低计算复杂度和存储开销下，能够实现厘米级的目标定位。
2025, 14(4): 994-1004.
波束赋形技术通过向特定方向发射信号，提高了接收信号的功率。然而，在高速动态的车辆网络场景下，频繁的信道状态更新与波束调整导致系统开销过大；波束与用户位置难以实时对齐，易出现错位现象，影响通信稳定性；复杂路况中的遮挡和信道衰落进一步限制了波束赋形的效果。为了解决上述问题，该文提出了一种基于卷积神经网络和注意力机制模型的多模态特征融合波束赋形方法，以实现感知辅助的高可靠通信。模型首先对传感器采集的雷达、激光雷达数据分别定制数据转换和标准化策略，解决数据异构问题。然后使用三维卷积残差块提取多层次高阶多模态特征后，利用注意力机制模型融合特征并预测最佳波束，实现通信性能的优化。实验结果表明，该文所提方法在高速场景下可达到接近90%的平均Top-3波束预测精度，相比单模态方案性能显著提升，验证了其在提升通信性能和可靠性方面的优越性。
波束赋形技术通过向特定方向发射信号，提高了接收信号的功率。然而，在高速动态的车辆网络场景下，频繁的信道状态更新与波束调整导致系统开销过大；波束与用户位置难以实时对齐，易出现错位现象，影响通信稳定性；复杂路况中的遮挡和信道衰落进一步限制了波束赋形的效果。为了解决上述问题，该文提出了一种基于卷积神经网络和注意力机制模型的多模态特征融合波束赋形方法，以实现感知辅助的高可靠通信。模型首先对传感器采集的雷达、激光雷达数据分别定制数据转换和标准化策略，解决数据异构问题。然后使用三维卷积残差块提取多层次高阶多模态特征后，利用注意力机制模型融合特征并预测最佳波束，实现通信性能的优化。实验结果表明，该文所提方法在高速场景下可达到接近90%的平均Top-3波束预测精度，相比单模态方案性能显著提升，验证了其在提升通信性能和可靠性方面的优越性。
2025, 14(4): 1005-1018.
针对低空无人机通信中的物理层安全挑战，该文提出了一种感通一体化(ISAC)方案，并据此基于深度强化学习(DRL)方法在线优化通信无人机的航迹和通信资源分配策略。所提方案通过复用通信无人机传输的人工噪声，同时实现对窃听无人机的感知与干扰，保障地面用户的安全通信服务。基于对窃听无人机的状态估计和预测，该文将在线无人机航迹和通信资源分配联合设计建模为马尔可夫决策过程，基于深度确定性策略梯度(DDPG)方法，逐步学习最优策略，动态优化通信无人机的航迹与通信资源分配策略，最大化系统的长期感知和安全通信性能。仿真结果表明，该文所提方案和优化方法在感知性能不损失的前提下，安全通信性能上优于基线方案，在感知和安全通信性能之间实现更好的折中，验证了感知和在线航迹规划的增益，也验证了深度强化学习优化方法在感知、通信和航迹规划联合设计问题中的可行性和先进性。
针对低空无人机通信中的物理层安全挑战，该文提出了一种感通一体化(ISAC)方案，并据此基于深度强化学习(DRL)方法在线优化通信无人机的航迹和通信资源分配策略。所提方案通过复用通信无人机传输的人工噪声，同时实现对窃听无人机的感知与干扰，保障地面用户的安全通信服务。基于对窃听无人机的状态估计和预测，该文将在线无人机航迹和通信资源分配联合设计建模为马尔可夫决策过程，基于深度确定性策略梯度(DDPG)方法，逐步学习最优策略，动态优化通信无人机的航迹与通信资源分配策略，最大化系统的长期感知和安全通信性能。仿真结果表明，该文所提方案和优化方法在感知性能不损失的前提下，安全通信性能上优于基线方案，在感知和安全通信性能之间实现更好的折中，验证了感知和在线航迹规划的增益，也验证了深度强化学习优化方法在感知、通信和航迹规划联合设计问题中的可行性和先进性。
2025, 14(4): 1019-1045.
近年来，通信感知一体化技术受到学术界和工业界的广泛关注，被视为6G网络的关键技术之一。考虑到通信基础设施的广泛部署，将感知功能集成到通信系统中以构建通信感知一体化网络成为研究的重点。为此，以通信为中心的通感一体化信号设计成为首要解决的关键技术问题。以通信为中心的信号设计有两种主要技术路线：(1)基于导频进行感知的信号设计；(2)基于数据进行感知的信号设计。该文对以上两种信号设计的技术路线进行了深入而系统的阐述，其中对基于导频进行感知的信号设计的现有文献进行了全面综述，并对基于数据进行感知的信号设计进行了梳理，最后对通感一体化信号设计的未来研究方向进行了展望。
近年来，通信感知一体化技术受到学术界和工业界的广泛关注，被视为6G网络的关键技术之一。考虑到通信基础设施的广泛部署，将感知功能集成到通信系统中以构建通信感知一体化网络成为研究的重点。为此，以通信为中心的通感一体化信号设计成为首要解决的关键技术问题。以通信为中心的信号设计有两种主要技术路线：(1)基于导频进行感知的信号设计；(2)基于数据进行感知的信号设计。该文对以上两种信号设计的技术路线进行了深入而系统的阐述，其中对基于导频进行感知的信号设计的现有文献进行了全面综述，并对基于数据进行感知的信号设计进行了梳理，最后对通感一体化信号设计的未来研究方向进行了展望。
2025, 14(4): 1046-1070.
集探测与通信功能为一体的探通一体(DFRC)综合电子设备平台通过共享硬件平台和发射波形，有效缓解了平台受限、资源紧张、电磁兼容等问题，因此成为近年来的研究热点。以探测为核心、兼顾有限通信能力的DFRC技术，在未来实战中的预警监视、跟踪制导等典型探测场景中具有巨大的应用前景。该文重点关注在保证基本通信性能基础之上，通过有效调节探测与通信在多域资源利用方面的冲突和矛盾，实现雷达探测性能最优化的信号设计方法。该文首先总结了DFRC系统的性能衡量准则，然后全面地介绍了典型探测场景下DFRC信号设计方法，并深入分析了各信号设计方法存在的问题以及目前的解决方案。在最后对全文做了总结，并对未来的研究方向进行了展望。
集探测与通信功能为一体的探通一体(DFRC)综合电子设备平台通过共享硬件平台和发射波形，有效缓解了平台受限、资源紧张、电磁兼容等问题，因此成为近年来的研究热点。以探测为核心、兼顾有限通信能力的DFRC技术，在未来实战中的预警监视、跟踪制导等典型探测场景中具有巨大的应用前景。该文重点关注在保证基本通信性能基础之上，通过有效调节探测与通信在多域资源利用方面的冲突和矛盾，实现雷达探测性能最优化的信号设计方法。该文首先总结了DFRC系统的性能衡量准则，然后全面地介绍了典型探测场景下DFRC信号设计方法，并深入分析了各信号设计方法存在的问题以及目前的解决方案。在最后对全文做了总结，并对未来的研究方向进行了展望。
2025, 14(4): 1071-1091.
雷达通信一体化通过资源共享机制，在提高系统频谱利用率的同时实现了轻量化设计，广泛应用于空中交通管制、医疗监测、自动驾驶等领域。传统的雷达通信一体化算法通常依赖于精确的数学建模和信道估计，无法适应难以刻画的动态复杂环境。人工智能凭借其强大的学习能力直接从大量数据中自动学习特征，无需对数据进行显式建模，促进了雷达通信的深度融合。该文围绕人工智能驱动的雷达通信一体化研究展开系统的综述。具体而言，首先阐述了雷达通信一体化系统模型与核心问题。在此基础上，从雷达通信共存和双功能雷达通信一体化两个方面梳理了人工智能驱动的雷达通信一体化最新研究进展。最后，总结全文并对该领域潜在的技术挑战和未来的研究方向进行了展望。
雷达通信一体化通过资源共享机制，在提高系统频谱利用率的同时实现了轻量化设计，广泛应用于空中交通管制、医疗监测、自动驾驶等领域。传统的雷达通信一体化算法通常依赖于精确的数学建模和信道估计，无法适应难以刻画的动态复杂环境。人工智能凭借其强大的学习能力直接从大量数据中自动学习特征，无需对数据进行显式建模，促进了雷达通信的深度融合。该文围绕人工智能驱动的雷达通信一体化研究展开系统的综述。具体而言，首先阐述了雷达通信一体化系统模型与核心问题。在此基础上，从雷达通信共存和双功能雷达通信一体化两个方面梳理了人工智能驱动的雷达通信一体化最新研究进展。最后，总结全文并对该领域潜在的技术挑战和未来的研究方向进行了展望。
2025, 14(4): 1092-1114.
相较于地基外辐射源雷达，基于卫星信号的外辐射源雷达(即卫星信号外辐射源雷达)具有全球、全时、全天候覆盖等优势，可弥补地基外辐射源雷达在海上覆盖范围不足的限制；相较于中高轨卫星信号，低轨通信卫星信号具有接收功率强、卫星数目多等优势，可为海上目标无源探测提供可观的探测距离与探测精度。面向未来发展需求，该文详细论述了卫星信号外辐射源雷达研究现状与应用前景，给出了以铱星、星链两类低轨通信卫星系统构建高低频宽窄带融合的低轨通信卫星信号外辐射源雷达系统的可行性分析，据此总结了研发低轨通信卫星信号外辐射源雷达系统面临的技术挑战与候选解决思路。上述研究可为广域范围内，外辐射源雷达探测提供重要参考。
相较于地基外辐射源雷达，基于卫星信号的外辐射源雷达(即卫星信号外辐射源雷达)具有全球、全时、全天候覆盖等优势，可弥补地基外辐射源雷达在海上覆盖范围不足的限制；相较于中高轨卫星信号，低轨通信卫星信号具有接收功率强、卫星数目多等优势，可为海上目标无源探测提供可观的探测距离与探测精度。面向未来发展需求，该文详细论述了卫星信号外辐射源雷达研究现状与应用前景，给出了以铱星、星链两类低轨通信卫星系统构建高低频宽窄带融合的低轨通信卫星信号外辐射源雷达系统的可行性分析，据此总结了研发低轨通信卫星信号外辐射源雷达系统面临的技术挑战与候选解决思路。上述研究可为广域范围内，外辐射源雷达探测提供重要参考。
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