近场集成感知与通信：性能分析和波束形成设计
摘要：近场波束成形（NFBF）在集成感知和通信（ISAC）系统中的潜在价值是本文的研究重点，该系统采用了超大规模阵列（XL-数组）。大规模天线阵列增加了基站（BS）附近的通信用户和感兴趣目标的可能性。本文首先建立了电磁（EM）近场球面波和远场平面波的模型。通过建立模型，我们分析了近场波束聚焦能力和远场波束指向能力，通过找到由远场波束指向向量失配引起的增益损失数学表达式来进行分析。我们将NFBF设计问题规定为在总功率约束下最小化雷达和通信波束成形误差的加权求和，并使用最小二乘（LS）方法来求解这个二次约束二次规划（QCQP）问题。此外，我们推导了目标参数估计的Cram”er-Rao界（CRB）来验证NFBF的性能。另外，我们还进行了能够确保所需通信和感知服务质量（QoS）的功率最小化的凸优化。仿真结果显示了模型不匹配对近场ISAC的影响以及通过近场附加距离维度的发射波束成形的性能提升。
作者：Kaiqian Qu, Shuaishuai Guo, and Nasir Saeed
论文ID：2308.06455
分类：Signal Processing
分类简称：eess.SP
提交时间：2023-08-15