近场多用户通信：极坐标域束聚焦的分析框架与性能分析
信号处理
2025-12-22 v1
摘要
随着无线系统向更高频率和极大天线阵列演进，近场（NF）传播日益占主导地位。不同于远场（FF）通信后者依赖平面波前端模型并受限于角域束制，NF 传播表现出球面波前，使其能够在角度和距离两个维度上进行束聚焦，即极坐标域，为空间多用户接入提供了新机会。本文发展了用于多用户系统的分析性随机几何（SG）框架，该框架辅以极坐标域束聚焦，联合捕获 NF 传播特征以及用户位置的空间随机性。NF 天线图中角度与距离之间的内在耦合导致干扰分析难以处理。为解决这一挑战，我们提出了可处理的近场多级天线图（NF-MLAP）近似方法，使关键绩效指标（包括覆盖概率、频谱效率和面积频谱效率）能够获得计算效率的表达式和紧密的上界。分析和仿真结果表明，所提出的框架准确地捕捉了性能趋势，并揭示了硬件配置（包括天线数量和射频链数量）与系统绩效（以空间资源复用和干扰抑制为指标）之间的根本性权衡。
引用
@article{arxiv.2512.17283,
title = {Near-Field Multi-User Communications via Polar-Domain Beamfocusing: Analytical Framework and Performance Analysis},
author = {Lin Chen and Ahmed Elzanaty and Mustafa A. Kishk and Ying-Jun Angela Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.17283},
year = {2025}
}