基于信道状态信息的电磁逆散射病态分析：用于ISAC系统中材料重建
信号处理
2026-03-09 v1
摘要
基于信道状态信息（CSI）的电磁逆散射技术可实现材料重建，为ISAC系统中的材料感知数字孪生提供物理依据。然而，由CSI引发的散射算子常常严重病态。为理解病态来源，本文分析了电磁逆问题的数学性质，考察了由域内散射响应与发射/接收传播信道共同塑造的ISAC散射矩阵结构。我们表明，与背景相关的矩阵列高度一致性且主导近似低秩，而散射体相关的列相对较弱相关；其一致性随探测频率数量的增加而减小，从而贡献于有效秩。针对此分析，本文证明将感兴趣区域（ROI）限制在真实散射体附近可实现条件数可证明的降低和更紧致的CRLB，并对ROI不匹配的影响进行量化。为实现这些洞见，采用ROI约束的二次规划框架，其中线性采样方法划定粗略ROI，随后在缩减后的子空间中执行QP更新。通过多种几何形状和SNR下的全波FDTD仿真，验证了相较于全域公式在病态性改善、复杂度降低和鲁棒性提升方面显著有效。
引用
@article{arxiv.2603.05918,
title = {Ill-Posedness Analysis of CSI-Based Electromagnetic Inverse Scattering for Material Reconstruction in ISAC Systems},
author = {Yubin Luo and Li Yu and Takumi Takahashi and Shaoyi Liu and Yuxiang Zhang and Jianhua Zhang and Hideki Ochiai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.05918},
year = {2026}
}