均匀圆阵列对近场通感一体化的影响
信号处理
2025-06-03 v1
摘要
本文提出了一种基于均匀圆阵列（UCA）的近场（NF）通感一体化（ISAC）框架，其中采用柱坐标来评估联合定位性能。推导了共面与非共面情形下感知目标（ST）的联合平方位置误差界（SPEB）。对于 ST 位于 UCA 共面区域的共面情形，利用均匀球面波前模型给出了角度与距离分开估计的近似 Cram{\'e}r-Rao 界（CRB）表达式。构建了在通信需求和功率预算约束下的 SPEB 最小化问题，并推导了最小化角度 CRB 的闭式解。受该闭式表达式的启发，利用瑞利商提出了一种低复杂度的基于向量的二次变换（VQF）算法。对于 ST 位于 UCA 共面区域之外的非共面情形，推导了三维坐标上的独立 CRB 以及联合 SPEB 的近似表达式。为最小化 SPEB 性能，提出了半定松弛（SDR）方法与扩展的低复杂度 VQF 算法。数值结果验证了：i）在 NF 传播中，关于角度和距离的 Fisher 信息矩阵可近似为具有三位一体损失的对角矩阵；ii）与均匀平面阵列相比，当 ST 位于天线阵列的共面区域时，UCA 可实现更好的定位性能；iii）所提出的 VQF 算法在计算复杂度大幅降低的情况下，达到了比传统 SDR 算法更高的求解精度。
引用
@article{arxiv.2506.00211,
title = {The Impact of Uniform Circular Array on Near-field ISAC},
author = {Na Xue and Xidong Mu and Yue Chen and Yuanwei Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.00211},
year = {2025}
}
备注
Submitted to IEEE Trans, 13 pages, 9 figures