近场毫米波通信的非衍射束：在孔径与阻塞约束下的优势 regime
光学
2026-04-21 v3 信号处理
摘要
近场阻塞改变了毫米波链路的束设计目标：最大化未阻塞的轴向增益并不一定最大化阻塞链路性能。本文研究在何种情况下，受孔径约束的相位唯一非衍射(ND)束在阻塞链路性能上优于等孔径、等功率的常规参考束。我们发展了统一的环谱框架，用于在离散相控阵约束下生成各向同性的 Bessel 类束和各向异性的 Mathieu 类束，并围绕三个传播标志物展开几何感知分析：峰强度距离、交叉距离以及有效阻塞后恢复距离。它们的关系导致了一种连接阻塞尺寸、深度、锥角和可用 ND 范围的恢复早于交叉条件，并激发一种阻塞链路增益比，直接映射到每个作业信噪比下的可实现速率间隙。分析还解释了为何在方向相关阻塞下，各向异性 Mathieu 类束可优于各向同性束。蒙特卡罗仿真验证了预测的优势 regime，辅助对比表明该优势持续存在于针对未阻塞最优阵列的近场聚焦基准之上，还对锥角选择和部分传输阻塞器进行灵敏度研究，表明不透明屏幕图景是底层物理的保守解读。结果确定了 Bessel 类束和 Mathieu 类束为抗阻塞近场通信的实际候选方案。
引用
@article{arxiv.2510.14858,
title = {Non-Diffracting Beams for Near-Field Millimeter-Wave Communications: Advantage Regimes Under Aperture and Blockage Constraints},
author = {Yifeng Qin and Jing Chen and Zhi Hao Jiang and Zhining Chen and Yongming Huang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.14858},
year = {2026}
}