基于天线波束走样的近场联合角-距离定位
信息论
2025-09-22 v2 math.IT
摘要
随着超大规模MIMO（XL-MIMO）的普及、mmWave/THz 频段和超宽带传输的应用,未来6G系统对实时定位提出厘米乃至毫米级精度的要求。本文针对基于相移器的波束赋形在宽带近场场景下显现的天线波束走样问题,提出一种基于波束走样的联合角-距离定位方案。核心思想是采用真时延单元（TTD）与相移器（PS）共同合成可控的联合角-距离（JAD）轨迹,以亚载波间建立唯一的空间位置映射,实现单次扫描即可获取目标的角度和距离。为实现该范式的高效性,我们设计了由粗到细两阶段估计器:基于子载波功率峰值的低复杂度粗阶段用于用户分离和候选区域选择,随后采用基于多个子载波的空间平滑和近场MUSIC（MUSIC）进行局部高分辨率细化,并通过几何平均融合结果谱图以抑制伪峰。我们理论证明了在本文提出的近场驻波模型下,MUSIC空间谱峰的正确性与唯一性,并推导了联合角-距离估计的Cramér-罗尔下界（CRLB）。仿真结果在单用户和多用户场景下表明,本文方法实现了非常高的精度和鲁棒性,显著优于传统两步方法,并具有推广至实际6G感知与定位部署的前景。
引用
@article{arxiv.2509.14850,
title = {Beam Squint Assisted Joint Angle-Distance Localization for Near-Field Communications},
author = {Aibiao Zhang and Weizheng Zhang and Chiya Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.14850},
year = {2025}
}