基于分层非均匀码本的近场RIS-XL-MIMO系统联合信道估计与三维定位方法

《IEICE Transactions on Communications》：Non-uniform codebook design for channel estimation and localization in ris-assisted near-field XL-MIMO

　　可重构智能表面（RIS）和超大规模多输入多输出（XL-MIMO）固有的近场特性违反了传统的远场假设。球面波传播引入了角度-距离耦合和非均匀距离分布，这使得传统均匀码本和采样方法存在模型不准确、复杂度高和误差传播的问题。为解决这些问题，本研究提出了一种分层非均匀码本辅助框架，用于联合近场信道估计和三维定位。通过对近场导向矢量相干性的分析，建立了角度和距离维度的充分采样准则。利用这些准则，开发了一种结合仰角-方位角解耦的分层角度采样方案，以及具有自适应密度的非均匀距离环码本。随后，将所提出的码本与同步正交匹配追踪（SOMP）算法相结合，以高效地导出多用户、多径参数的初始估计。此外，在极坐标域参数空间中构建的正则化优化模型，采用梯度下降技术对三维参数进行连续域内的精细化处理。仿真结果表明，所提出的方法在信道估计归一化均方误差（NMSE）和三维定位均方根误差（RMSE）方面优于正交匹配追踪（OMP）和近场联合信道估计与定位（NFJCEL）方法，同时显著减少了搜索冗余。