从远场到近场：MIMO-OFDM ISAC 教程
信号处理
2026-01-01 v2
摘要
集成感知与通信（ISAC）是未来第六代（6G）移动通信网络的关键用例场景，在该场景中，通信与感知（C&S）服务通过共享无线频谱、signal processing 模块、hardware 和 network 基础设施同时提供。这种集成受到 6G 趋势的推动，例如更密集的网络节点、更大的天线阵列、更宽的频带、更高的频率段以及更高效的频谱和 hardware 资源利用，这些趋势激励并赋能了增强的感知能力。正交频分复用（OFDM）是当代通信系统中占主导地位的波形，对 6G 仍期望保持高度竞争力，这使得有必要彻底调查 OFDM ISAC 的潜力和挑战。因此，本文旨在提供由大规模多输入多输出（MIMO）和 OFDM 技术实现的 ISAC 系统的综合教程概览，并讨论其基本原理、优势和 enabling signal processing 方法。为此，首先介绍统一的 MIMO-OFDM ISAC 系统模型，随后介绍四种用于估计空间、延迟和 Doppler 域参数的框架，包括平行单域、顺序单域、联合双域和联合三域参数估计。接下来，详细呈现远场场景下（其中 uniform plane wave（UPW）传播有效）的感知算法和性能分析，并介绍其向近场场景（其中需要考虑 uniform spherical wave（USW）特征）的扩展。最后，本文指出了 MIMO-OFDM ISAC 的开放挑战并勾勒了未来研究的有前景的方向。
引用
@article{arxiv.2504.19091,
title = {A Tutorial on MIMO-OFDM ISAC: From Far-Field to Near-Field},
author = {Qianglong Dai and Yong Zeng and Huizhi Wang and Changsheng You and Chao Zhou and Hongqiang Cheng and Xiaoli Xu and Shi Jin and A. Lee Swindlehurst and Yonina C. Eldar and Robert Schober and Rui Zhang and Xiaohu You},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19091},
year = {2026}
}