通过波束发散进行均匀平面阵列的 3D 近场波束训练
信息论
2025-09-22 v1 信号处理
math.IT
摘要
在未来的 6G 通信系统中，大规模天线阵列有望增强信号强度和空间分辨率，但也增加了波束训练的复杂性。此外，随着天线数量的增加和载波波长的缩短，信道模型从远场 (FF) 平面波转变为近场 (NF) 球面波，进一步使波束训练过程复杂化。本文聚焦于配备大规模均匀平面阵列 (UPA) 的毫米波 系统，此类阵列产生 3D 波束模式，给 NF 波束训练带来了额外的挑战。现有方法主要依赖于 FF 导向或 NF 聚焦码字，两者对用户设备 (UE) 位置的失配都高度敏感，导致对轻微失配也具有高敏感性以及过大的训练开销。相比之下，我们引入了一种利用波束发散效应的新型波束训练方法，该方法仅使用单条射频 (RF) 链即可实现可调的宽波束覆盖。具体而言，我们首先分析了 UPA 系统中该效应的空间特性，并利用它们构建用于粗略 UE 定位的分层码本。然后，我们开发了一种 3D 采样机制，以构建用于精确波束训练的 NF 细化码本。数值结果表明，所提出的算法在保持低训练开销的同时，实现了优越的波束训练性能。
引用
@article{arxiv.2509.16055,
title = {3D Near-Field Beam Training for Uniform Planar Arrays through Beam Diverging},
author = {Ran Li and Ziyi Xu and Ying-Jun Angela Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.16055},
year = {2025}
}