超大规模 MIMO 近场感知的克拉美罗界
信息论
2023-03-13 v1 信号处理
math.IT
摘要
移动通信网络主要被设计用于支持泛在无线通信，但预计在不久的将来也将具备无线电感知能力。然而，以往大多数关于无线电感知的研究通常依赖于远场假设下的均匀平面波（UPW）模型。随着天线尺寸的不断增大，以及对附近目标感知需求的日益增长，传统的远场 UPW 假设可能不再成立。因此，本文研究采用超大规模（XL）天线阵列的近场无线电感知，其中考虑了更具一般性的均匀球面波（USW）感知模型。针对近场 XL-MIMO 雷达模式和 XL-相控阵雷达模式，分别推导了角度与距离估计的克拉美罗界（CRB）的闭式表达式。我们的结果表明，与传统的 UPW 模型（其角度 CRB 随天线数增加而无界下降）不同，对于基于 XL-MIMO 雷达的近场感知，CRB 以递减的边际收益下降，并随天线数增加趋近于某一极限。此外，与远场模型（其距离 CRB 为无穷大，因为不具备距离估计能力）不同，近场情形下的距离 CRB 是有限的。进一步揭示，常用的基于二阶泰勒近似的球面波模型不足以用于近场 CRB 分析。我们提供了大量仿真结果以验证所推导的 CRB。
引用
@article{arxiv.2303.05736,
title = {Cram\'er-Rao Bounds for Near-Field Sensing with Extremely Large-Scale MIMO},
author = {Huizhi Wang and Zhiqiang Xiao and Yong Zeng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.05736},
year = {2023}
}