中频ELAA系统的近场信道特性分析：探测、参数估计与建模

《IEEE Vehicular Technology Magazine》：Near-Field Channel Characterization for Midband ELAA Systems: Sounding, Parameter Estimation, and Modeling

6G通信通过超大规模天线阵列（ELAAs）和中频段（7-24 GHz）技术提升性能，需研究近场（NF）现象中的球面波传播及空间非稳态性（SnS）。本文基于分布式模块化矢量网络分析仪（VNA）结合RoF、相位补偿和虚拟天线阵列（VAA）构建信道测试台，并完成16-20 GHz下720单元虚拟均匀圆形阵列（UCA）ELAA的室内测量，验证NF信道参数估计与建模框架的有效性。

　　

摘要：

6G通信将从使用极大规模天线阵列（ELAA）和新的中频谱段（7–24 GHz）中获益匪浅。这些技术需要深入探讨相关近场（NF）现象的挑战和潜力。开发包含球面波传播和空间非平稳性（SnS）的精确近场信道模型至关重要。然而，关于中频ELAA系统的信道测量研究在现有文献中很少见。为此，本研究基于分布式模块化矢量网络分析仪（VNA），结合了光纤无线电（RoF）、相位补偿和虚拟天线阵列（VAA）技术，开发了一种专用于中频ELAA系统的信道测量装置。这种基于现成VNA的新型信道测量平台由于其通用性和易用性，具有开展大规模实验的潜力。本文讨论了开发中频ELAA系统近场信道模型所面临的主要挑战及相应的解决方案，包括信道测量装置、多径参数估计算法以及信道建模框架。此外，研究还报道了在室内环境中使用720元素虚拟均匀圆形阵列（UCA）ELAA（工作频率为16–20 GHz）进行的测量实验，突显了球面波前和空间非平稳效应的存在。并通过测量数据验证了所提出的近场信道参数估计器和信道建模框架的有效性。

6G通信将从使用极大规模天线阵列（ELAA）和新的中频谱段（7–24 GHz）中获益匪浅。这些技术需要深入探讨相关近场（NF）现象的挑战和潜力。开发包含球面波传播和空间非平稳性（SnS）的精确近场信道模型至关重要。然而，关于中频ELAA系统的信道测量研究在现有文献中很少见。为此，本研究基于分布式模块化矢量网络分析仪（VNA），结合了光纤无线电（RoF）、相位补偿和虚拟天线阵列（VAA）技术，开发了一种专用于中频ELAA系统的信道测量装置。这种基于现成VNA的新型信道测量平台由于其通用性和易用性，具有开展大规模实验的潜力。本文讨论了开发中频ELAA系统近场信道模型所面临的主要挑战及相应的解决方案，包括信道测量装置、多径参数估计算法以及信道建模框架。此外，研究还报道了在室内环境中使用720元素虚拟均匀圆形阵列（UCA）ELAA（工作频率为16–20 GHz）进行的测量实验，突显了球面波前和空间非平稳效应的存在。并通过测量数据验证了所提出的近场信道参数估计器和信道建模框架的有效性。