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数字孪生信道估计中的站点几何与校准不确定性

信号处理 2026-07-10 v1
作者: Lorenzo Del Moro , Francesco Linsalata , Umberto Spagnolini , Maurizio Magarini
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摘要

快速射线追踪(RT)推动了数字孪生(DT)作为环境感知通信新兴技术的发展。由于无线传播受站点几何形状与环境电磁(EM)特性相互作用的支配,基于DT的方法可以为信道估计提供站点特定的先验信息。在这项工作中,我们研究了DT辅助信道估计的鲁棒性,其中通过RT提取的多径特征被用来构建信道协方差矩阵的低秩(LR)特征结构。该LR结构用于信道估计。然而,传播模型的数字表示是不准确的,因此影响了LR。我们明确分析了由用户定位误差引起的模型失配,这些误差转化为站点表示中的几何不一致性,以及EM材料校准误差。我们推导了一个一阶扰动模型,该模型将影响角度和延迟的几何扰动与影响路径增益的EM扰动分开。基于该扰动模型,我们提供了一种归一化均方误差(NMSE)分析,揭示了几何扰动和EM扰动之间的根本差异。特别是,我们表明LR估计对EM校准扰动具有内在鲁棒性,而定位误差通过改变信道特征结构主导了性能下降。数值结果证实,在城市、郊区和乡村场景中,定位误差是主要限制因素,而EM校准误差的影响相对有限。尽管存在这些失配,在城市低信噪比(SNR)设置下,DT赋能的估计器相比基线方法提供了高达10dB的NMSE改进,而在高信噪比下,对于中等(<1米)定位误差,其性能与基线估计器相当。

关键词

数字孪生 信道估计 射线追踪 低秩结构 模型失配 定位误差 校准误差

引用

@article{arxiv.2607.09334,
  title  = {Site Geometry and Calibration Uncertainties in Digital Twin-enabled Channel Estimation},
  author = {Lorenzo Del Moro and Francesco Linsalata and Umberto Spagnolini and Maurizio Magarini},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.09334},
  year   = {2026}
}