Experimental Characterization of ISAC Channel Mapping and Environment Awareness
作者: Zhuangzhuang Cui, Rizqi Hersyandika, Haoqiu Xiong, Sofie Pollin
分类: eess.SY
发布日期: 2026-01-26
备注: 4 pages, 6 figures, submitted to URSI-GASS 2026
💡 一句话要点
实验分析ISAC室内毫米波信道映射与环境感知关系
🎯 匹配领域: 支柱一：机器人控制 (Robot Control)
关键词: 集成感知与通信 ISAC 毫米波 信道映射 多径分量 雷达横截面 环境感知
📋 核心要点
- 现有ISAC系统缺乏对感知和通信信道之间关系的深入理解，限制了资源优化和性能提升。
- 通过实验分析毫米波信道，提取多径分量并关联物理散射体，揭示感知与通信信道的映射关系。
- 实验获得了墙壁和金属板等关键散射体的雷达横截面，验证了信道映射方法的有效性。
📝 摘要（中文）
本文针对集成感知与通信（ISAC）背景，对室内毫米波环境中单站感知和自然双站通信信道之间的关系进行了实验研究。我们表征了联合时延-角度域中的传播信道，提取了主要的多径分量（MPCs）并将其与环境中的物理散射体相关联，并展示了如何从感知信道中显式恢复通信 MPC。最后，基于校准的信道功率和重建的传播距离，获得了两个关键散射体（即墙壁和金属板）的雷达横截面（RCS）。
🔬 方法详解
问题定义：现有的集成感知与通信（ISAC）系统在室内毫米波环境中，对于感知信道和通信信道之间的关系缺乏深入的理解。这导致系统难以有效地利用感知信息来优化通信性能，例如波束赋形、资源分配等。现有方法通常独立地处理感知和通信，忽略了它们之间的内在联系。
核心思路：本文的核心思路是通过实验手段，在联合时延-角度域中表征毫米波信道，提取主要的多径分量（MPCs），并将这些MPCs与环境中的物理散射体（如墙壁、金属板等）相关联。通过建立感知信道和通信信道之间的映射关系，从而实现利用感知信息辅助通信的目的。
技术框架：本文的实验框架主要包括以下几个阶段：1) 信道测量：使用毫米波设备在室内环境中进行信道测量，获取信道冲激响应。2) 时延-角度域表征：将信道冲激响应转换到联合时延-角度域，以便更好地分析多径分量。3) 多径分量提取：从时延-角度域的信道响应中提取主要的多径分量。4) 物理散射体关联：将提取的多径分量与环境中的物理散射体进行关联，确定每个多径分量的来源。5) 雷达横截面估计：基于校准的信道功率和重建的传播距离，估计关键散射体的雷达横截面（RCS）。
关键创新：本文的关键创新在于通过实验手段，显式地建立了室内毫米波环境中感知信道和通信信道之间的映射关系。具体来说，通过提取多径分量并将其与物理散射体相关联，揭示了感知信息如何反映通信信道的特性。此外，本文还通过实验验证了从感知信道中恢复通信MPC的可行性。
关键设计：实验中使用了毫米波信道探测器进行信道测量，并采用高分辨率的波束扫描技术来获取时延-角度域的信道响应。在多径分量提取方面，使用了基于阈值的算法来选择主要的MPC。在雷达横截面估计方面，使用了校准的信道功率和重建的传播距离，并考虑了天线增益和传播损耗的影响。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
实验结果表明，可以从感知信道中有效地恢复通信MPC。通过校准的信道功率和重建的传播距离，成功获得了墙壁和金属板的雷达横截面（RCS）。这些结果验证了感知信道与通信信道之间的映射关系，并为基于感知的通信优化提供了实验依据。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于智能家居、智能办公等室内场景的ISAC系统设计。通过感知环境信息，系统可以自适应地调整通信参数，提高通信质量和可靠性。例如，可以利用感知到的障碍物信息来优化波束赋形，避免信号遮挡。此外，该研究还可以为未来的6G网络提供参考，促进感知与通信的深度融合。
📄 摘要（原文）
In the context of integrated sensing and communications (ISAC), this paper presents an experimental investigation of the relationship between monostatic sensing and naturally bistatic communication channels in an indoor millimeter-wave environment. We characterize the propagation channel in the joint delay--angle domain, extract dominant multipath components (MPCs) and associate them with physical scatterers in the environment, and demonstrate how communication MPCs can be explicitly recovered from sensing channels. Finally, the radar cross-sections (RCSs) of two key scatterers, namely the wall and metal plate, are obtained based on calibrated channel power and reconstructed propagation distances.