近场 ISAC 的建模与分析

随着下一代无线网络的技术趋势显著扩展了近场区域，使用恰当的信道模型来考虑近场引入的效应，从而对集成感知与通信（ISAC）进行性能重评估变得必不可少。本文基于精确的信道模型，提出了一种适用于下行与上行场景的近场 ISAC 框架。基站配备均匀平面阵列，其中考虑了天线的有效孔径与极化影响。对于下行情形，研究了三种不同的设计：以通信为中心（C-C）的设计、以感知为中心（S-C）的设计以及帕累托最优设计。对于上行情形，考虑了 C-C 设计、S-C 设计以及一种时分策略。在每种设计中，推导了感知速率（SR）与通信速率（CR）。为获得更深入的见解，考察了高信噪比斜率以及关于天线数量的速率缩放规律。还刻画了 ISAC 与基线频分 S&C 可实现的近场 SR-CR 区域。数值结果表明，随着阵列天线数量增加，精确模型下的 SR 与 CR 收敛于有限值，而传统远场与近场模型下的相应值呈现无界增长，凸显了为近场 ISAC 精确建模信道的重要性。