近场感知的基本极限——第一部分：窄带系统
信号处理
2026-01-01 v1
摘要
极大规模天线阵列(ELAA)是6G技术中实现高分辨率感知的关键技术。然而，ELAA工作在极高频率下，将使其运行进入近场区域，在该区域中，球面波前端 invalidates 经典远场模型，从而改变基本估计极限。本文及其伴随论文(第二部分)旨在详细发展近场感知系统的基本极限理论。在本文(第一部分)中，我们发展了用于通过ELAA对移动目标进行联合参数感知的统一窄带近场信号模型。基于Slepian-Bangs配方，我们推导了目标位置、速度和雷达横截面(RCS)联合估计的闭式克拉默尔-罗比下界(CRB)，并在慢时采样模型下进行了推导。为获得可解释的洞察，我们进一步建立了显式的远场和近场近似，揭示了这些下界如何随阵列孔径、目标距离、载波波长和相干积分长度而扩展。 resulting expressions揭示了自信息项及其交叉项的作用，阐明了何时Fresnel校正才变得不可忽略，并为基于ELAA的近场感知提供了波束赋形器和算法设计指南。仿真结果验证了推导得到的CRB及其远场和近场近似，展示了在代表性阵列尺寸和目标距离范围内，与分析扩展规律之间具有准确的一致性。
引用
@article{arxiv.2512.24958,
title = {Fundamental Limits for Near-Field Sensing -- Part I: Narrow-Band Systems},
author = {Tong Wei and Kumar Vijay Mishra and Bhavani Shankar M. R. and Björn Ottersten},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.24958},
year = {2026}
}