基于信道知识图谱的高速移动无线网络双域跟踪与预测波束赋形
信号处理
2026-01-22 v2 信息论
math.IT
摘要
本文提出一种新颖的信道知识图谱 (CKM)辅助双域跟踪与预测波束赋形方案，用于高速移动无线网络。核心思想是，CKM集成了坐标域和波束域，从而通过将另一域的输入视为先验或测量，实现一种域中的跟踪。 在坐标域 (C 域)，采用扩展卡尔曼滤波器 (EKF) 预测并跟踪在两种视线存在 (LoS) 和视线不存在 (NLoS) 条件下移动通信接收器的状态 (即位置和速度)，其中CKM提供从多径信道参数到潜在目标位置的先验映射。在波束域 (B 域)，将更新后的接收器位置反馈给CKM，提供角度到达 (AoA) 变化的先验信息，并用于建立有效波束跟踪的波束转换模型，具体取决于每条路径的角度变化情况。然后，我们对所考虑系统中每条路径的AoA估计进行克里斯坦罗瓦下界 (Cram\'er-Rao Bound, CRB) 分析，并提出联合预测波束赋形和功率分配设计，以最小化AoA估计误差，直接提高多径波束跟踪精度，间接提升目标跟踪性能。仿真结果表明，所提出的方案在目标和波束跟踪性能方面显著优于现有方法，尤其是在非视线 (NLoS) 路径的AoA跟踪方面，凸显了CKM在高速移动通信中促进目标和波束跟踪的潜在收益。
引用
@article{arxiv.2506.22796,
title = {Channel Knowledge Map-assisted Dual-domain Tracking and Predictive Beamforming for High-Mobility Wireless Networks},
author = {Ruolin Du and Zhiqiang Wei and Zai Yang and Lei Yang and Yong Zeng and Derrick Wing Kwan Ng and Jinhong Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.22796},
year = {2026}
}