首页/文章/ 详情

新文推送——面向ISAC场景近场-远场结合的基于几何的随机MIMO信道模型

12天前浏览549
  

北京交通大学

高移动性通信/智能交通电波传播研究组

 


   

文章概况


 
   
   

   

以金云伟(Yunwei Jin)为第一作者,何睿斯(Ruisi He)为通讯作者的文章近日于 IEEE Transactions on Vehicular Technology ( Early Access )上发表。        


文章题目为:“Geometry-Based Stochastic MIMO Channel Model for Near-Field and Far-Field Scenarios of Integrated Sensing and Communications(面向ISAC场景近场-远场结合的基于几何的随机MIMO信道模型)”。


所有作者为:金云伟(Yunwei Jin)、何睿斯(Ruisi He)、艾渤(Bo Ai)、元媛(Yuan Yuan)、牛勇(Yong Niu)、张皓翔(Haoxiang Zhang)。


DOI: 10.1109/TVT.2025.3529866          


   
   

内容介绍


 
   


 

     











     

(图1 ISAC系统示意。)


集成传感与通信(ISAC)因其能同时支持通信与感知功能,已成为当前第六代(6G)无线通信中的一项关键技术。现有关于ISAC信道的研究主要基于平面波假设的远场传播条件,然而,随着超大规模多输入多输出(MIMO)技术的部署,由于通信与感知的传播距离可能与阵列孔径尺寸相当,远场假设可能不再成立。    

       
       



         











         

(图2 (a)通信信道几何结构。(b)感知信道几何结构。)


为此,我们提出了一种三维MIMO信道模型,该模型同时考虑了ISAC环境中的近场与远场传播条件。此外,我们通过采用不同的有效散射体分布来区分通信与感知的传播环境。模型中,感知信道分为目标感知与环境感知两部分,而通信信道分为视距(LoS)与非视距(NLoS)两部分。通过加权组合通信与感知信道中各分量,可实现高精度的信道表征。基于所提模型,我们推导并深入研究了空-时-频相关函数、归一化绝对误差函数及信道容量。关键发现表明,信道相关性高度依赖于散射体分布。在某些条件下,感知信道能有效捕捉通信信道的行为。误差函数结果表明,所提信道模型在超大规模MIMO场景中具有极高的准确性。这些发现为未来6G无线通信中ISAC系统的开发提供了重要支持


     

 

       



     

   (图3 接收端初始位置变化对通感信道相关性的影响。)






           


图3揭示了接收端初始位置对感知与通信信道相关性的显著影响。随着接收端与发射端初始距离减小,相关性因传播路径相对缩短而衰减更剧烈。这一发现提示,在ISAC系统设计中需考虑接收端位置对相关性的动态影响。
       

         
         

 

           



         

   (图4 所提算法在不同发射天线孔径下的建模误差性能。)


图4验证了所提近远场混合算法在大规模MIMO信道建模中的性能。可见,随着天线孔径增大,建模误差持续上升。值得注意的是,当天线阵列较小时,平面波模型与所提模型在通信信道中的建模误差相近;但当阵列规模达到Ph=Pv=43时,瑞利距离超过传播距离,所提模型的LoS路径转为球面波建模,导致此时建模误差显著下降。此外,感知信道表现出比通信信道更高的敏感性(尤其在超大规模MIMO阵列中),进一步强调了ISAC信道建模中采用近远场算法的必要性。相比之下,平面波算法的建模误差明显更高。        


   
 

   
(文章引用)













@ARTICLE{10844919,  author={JinYunwei and HeRuisi and AiBo and YuanYuan and NiuYong and ZhangHaoxiang},  journal={IEEE Transactions on Vehicular Technology},   title={Geometry-Based Stochastic MIMO Channel Model for Near-Field and Far-Field Scenarios of Integrated Sensing and Communications},   year={2025},  volume={},  number={},  pages={1-13},  keywords={Antenna arrays;Channel models;Transmitting antennas;Receiving antennas;Integrated sensing and communication;Antennas;Communication channels;Three-dimensional displays;Stochastic processes;Computational modeling;Geometry-based stochastic channel model;Integrated sensing and communication;multiple-input multiple-output;Near-field communication channel;Propagation characteristics},  doi={10.1109/TVT.2025.3529866}}
     



Y. Jin, R. He, B. Ai, Y. Yuan, Y. Niu and H. Zhang, "Geometry-Based Stochastic MIMO Channel Model for Near-Field and Far-Field Scenarios of Integrated Sensing and Communications," in IEEE Transactions on Vehicular Technology, doi: 10.1109/TVT.2025.3529866.    


来源:北交大智能交通电波传播研究团队
ACTANSA通信UM
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2025-03-20
最近编辑:12天前
北交大智能交通电波传播研究团队
博士 高移动性通信技术研究组
获赞 1粉丝 6文章 29课程 1
点赞
收藏
作者推荐
未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习计划 福利任务
下载APP
联系我们
帮助与反馈