基于仅幅度测量的DFT码本精确近场波束训练
信号处理
2025-06-27 v1
摘要
工作于高频段的超大规模天线阵列(ELAA)推动了近场通信的发展,促进了波束训练和信号处理设计的进步。本文提出一种低复杂度的近场波束训练方案,该方案充分利用了为远场用户设计的传统离散傅里叶变换(DFT)码本。我们首先分析近场中的接收波束方向图,并推导出波束宽度和中心增益的闭式表达式。这些分析结果能够定义一个与角度相关的修正瑞利距离,从而有效区分近场和远场用户区域。基于该分析,我们开发了一种直接且计算高效的用户距离估计方法,其复杂度为O(1),并通过简单的精化步骤进一步提高其精度。仿真结果表明,在单用户和多用户场景下,该方案均能获得显著增益,与穷举搜索相比,信噪比提升高达2.38 dB。为进一步提高估计精度,我们还提出了一种基于最大似然估计(MLE)的精化方法,该方法利用信号幅度的莱斯分布,其精度接近克拉美-罗界(CRB)。仿真表明,单用户和多用户的可达速率均可接近采用理想信道状态信息时的性能。
引用
@article{arxiv.2506.20783,
title = {Precise Near-Field Beam Training with DFT Codebook based on Amplitude-only Measurement},
author = {Zijun Wang and Shawn Tsai and Rama Kiran and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20783},
year = {2025}
}