fix(symbol): 修正模型约定与有效信息解释

区分传播方向与反向视线,统一阵列映射及其导数符号。

区分时间同步与载波相干,按增益消元修正时间戳导数和退化结论。同步单快拍、条件压缩、实秩判据与梳齿分辨表述。
This commit is contained in:
2026-09-26 11:23:03 +08:00
parent 92e639a848
commit ddaeefc308
13 changed files with 106 additions and 84 deletions
+7 -7
View File
@@ -877,7 +877,7 @@ $\mathbf J_{\psi,\ell}$ 的实参数化二维实子空间与复矩阵 $\mathbf G
若每个 $\mathbf G_\ell$ 满列秩,这一条件至少要求
$3K\le 2\sum_\ell(M_\ell T-K)$;该维数不等式只是必要条件,不能替代实化 Jacobian 的秩检验。
正文第~\ref{subsec:userSeparability} 小节给出的几何陈述——``两个用户在所有 $L$ 颗星上相干度 $\rho_{\ell,kk'}\to 1$ 时分离失效''——需要区分模板退化与主参数退化。若某对 $(k,k')$ 满足
模板相干度描述空时响应的接近程度,应与主参数可辨识性区分。若某对 $(k,k')$ 满足
%
\begin{equation}
\rho_{\ell,kk'}
@@ -921,7 +921,7 @@ $3K\le 2\sum_\ell(M_\ell T-K)$;该维数不等式只是必要条件,不能
\subsection{非正交码分下的多用户 CRB(多址干扰)}
\label{subsec:E3_maiCrb}
E.2 的多用户 \gls{efim} \eqref{eq:E2_Ieff_proj} 已含用户间耦合:非对角块 \eqref{eq:E2_Ieff_block} 里的投影空时交叠 $\mathbf D_{\ell,k}^\Herm\mathcal P_{\mathbf G_\ell}^\perp\mathbf D_{\ell,k'}$($k\neq k'$)正是用户间的 \gls{mai}。正文第~\ref{subsec:perSatSufficientStat} 小节的逐用户充分统计量 $\widehat{\mathbf h}_{\ell,k}$ 建立在``近正交码分''之上;本小节放开这一理想化,把码互相关显式代入,给出边缘化其余用户后的单用户有效界及其闭式替代。含码 Gram 的多用户参数 \gls{crb} 是标准的码分多用户估计理论~\cite{verduMultiuserDetection1998}(其空时模板 $\mathbf q\otimes\mathbf a$ 即联合角--延时估计,移不变解法见~\cite{vanderveenJointAngleDelay1998});此处不引入新界,只把 E.2 中隐含的耦合拎明。
多用户 \gls{efim} \eqref{eq:E2_Ieff_proj} 已包含用户间耦合,其非对角块由投影后的空时导数内积决定。本小节在这一联合模型下消去其他用户参数,得到单用户有效界,并介绍基于线性解相关前端的近似读数。相关多用户估计框架见~\cite{verduMultiuserDetection1998},联合角度--时延估计见~\cite{vanderveenJointAngleDelay1998}。
\paragraph{码 Gram 与耦合的因子结构}
空时模板 $\mathbf g_{\ell,k}=\mathbf q_{\ell,k}\otimes\mathbf a_\ell(\boldsymbol\xi_k)$ 的用户间内积按 Kronecker 分解为``码''与``空间''两因子
@@ -935,7 +935,7 @@ E.2 的多用户 \gls{efim} \eqref{eq:E2_Ieff_proj} 已含用户间耦合:非
\label{eq:E3_gram_factor}
\end{equation}
%
其中 $r_{\ell,kk'}$ 为码互相关,其排成的 $K\times K$ 码 Gram 记 $\mathbf R_\ell$($[\mathbf R_\ell]_{kk'}=r_{\ell,kk'}$,与噪声协方差 $\mathbf R_n$ 无关)。两个用户只要\emph{码}或\emph{空间}之一充分正交即可分离。码正交($\mathbf R_\ell=\mathbf I$,$r_{\ell,kk'}=0$,$k\neq k'$)时 $\{\mathbf g_{\ell,k}\}$ 逐用户正交,$\mathcal P_{\mathbf G_\ell}^\perp$ 逐用户作用、\eqref{eq:E2_Ieff_block} 的非对角块消失,多用户 \gls{efim} 块对角,退回第~\ref{subsec:perSatSufficientStat} 小节的逐用户充分统计量与 \eqref{eq:A6_Ieff_final} 的单用户界。短通信导频下 $K$ 个码不可能两两正交,$r_{\ell,kk'}\neq 0$、非对角块非零,留下正比于码互相关的 \gls{mai} 耦合项。但对峰值互相关低的码(如长度 $L_c$ 的 Zadoff--Chu 码不同根,峰值互相关 $\sim 1/\sqrt{L_c}$),$\mathbf R_\ell\approx\mathbf I$,该耦合很小、界的抬升按互相关平方量级、通常可忽略——故\emph{码正交假设下的干净界即准确主线},本小节只界定放开该假设后界的(很小的)抬升,并给出高负载病态时的替代读数。
其中 $r_{\ell,kk'}$ 为归一化时间模板互相关,组成 $K\times K$ Gram 矩阵 $\mathbf R_\ell$。时间模板或空间导向正交可使空时模板正交,但主参数 \gls{efim} 还涉及模板导数的内积。例如,Doppler 导数引入采样时刻权重,未加权的码正交不保证导数也正交。只有投影后的相关导数满足相应正交条件时,用户信息块才解耦。近似正交的精度应由实际模板及导数评估。
\paragraph{边缘化其余用户的单用户有效界}
把 \eqref{eq:E2_Ieff_proj} 的 $\mathcal I_{\mathrm e}$ 按``用户 $k$''与``其余 $K-1$ 个用户''两组行列分块,记对角块 $\mathcal I_{kk}\in\mathbb R^{3\times 3}$、$\mathcal I_{\bar k\bar k}$ 与交叉块 $\mathcal I_{k\bar k}$;对其余用户取 Schur 补得用户 $k$ 的有效 \gls{efim}
@@ -949,10 +949,10 @@ E.2 的多用户 \gls{efim} \eqref{eq:E2_Ieff_proj} 已含用户间耦合:非
\label{eq:E3_effFim}
\end{equation}
%
被扣的 $\mathcal I_{k\bar k}\mathcal I_{\bar k\bar k}^{-1}\mathcal I_{\bar k k}\succeq\mathbf 0$ 即\emph{\gls{mai} 惩罚}:把其余用户当未知参数一并估计所付的信息损失。码正交时交叉块 $\mathcal I_{k\bar k}=\mathbf 0$、惩罚为零,\eqref{eq:E3_effFim} 退回单用户界;码互相关越强、$K$ 越大,惩罚越重。
被扣的半正定项是将其他用户参数视为未知量所付出的信息损失。若投影后的用户交叉信息块为零,该项消失。这里的比较基准是其他用户参数已知时的 $\mathcal I_{kk}$;要进一步等同于单用户界,还需检查其他用户增益消元的影响。
\paragraph{可达地板与估计器次优}
\eqref{eq:E3_effFim} 是任何估计器都无法回避的\emph{基本极限}:\gls{mai} 惩罚源于码非正交这一物理事实、与算法无关。据此把估计器的实测误差分成两部分:(a) 界本身随码 Gram 抬升的部分(地板),(b) 估计器超出该界的部分(次优)。对上述低互相关码,(a) 很小(干净界与含 Gram 界相差在可忽略量级),故实测的估计器--界差距几乎全部归 (b)——联合分离器(如\appref{sec:dictSeparationAmp} 的 AMP/SBL 不动点)在残余 MAI 下的次优,可经更强分离缩小,而非界侧的 \gls{mai} 地板。
\paragraph{信息损失与估计误差}
\eqref{eq:E3_effFim} 给出常规正则条件下的局部无偏估计界。用户间耦合可抬高该界,但在固定、可辨识的模型中,降低噪声仍可使界下降,因此非正交本身不意味着不可消除的误差地板。实测误差与界的差距还需结合偏差、全局模糊及优化误差解释,不能仅凭码互相关大小归因于估计器次优。
\paragraph{SINR 型有效 CRB(闭式替代)}
高负载下满 \gls{fim} 可能病态、\eqref{eq:E3_effFim} 难得紧解;此时可退到一个干净可算的替代——线性解相关前端。解相关器以 $\mathbf R_\ell^{-1}$ 分离用户、代价是噪声放大 $[\mathbf R_\ell^{-1}]_{kk}\ge 1$,用户 $k$ 在星 $\ell$ 上的有效信噪比降为
@@ -972,4 +972,4 @@ E.2 的多用户 \gls{efim} \eqref{eq:E2_Ieff_proj} 已含用户间耦合:非
\medskip
\appref{sec:A6_multiArrayStatDetDoaDopplerCrb} 完成了多星静态模型从单用户、多用户到非正交码分(多址干扰)的 \gls{crb} 推导。带时间戳误差的部分相干 \gls{efim} 在\appref{sec:timestampErrCrb} 中继续展开;动态多帧模型的 \gls{cp} 和 \gls{ip} \gls{crb} 在\appref{sec:multiFrameCrb} 中继续展开。
\appref{sec:A6_multiArrayStatDetDoaDopplerCrb} 给出了多星静态单用户与多用户模型的 \gls{crb}。时间戳误差下的 \gls{efim} 见\appref{sec:timestampErrCrb},多帧 \gls{cp} 与 \gls{ip} 的比较见\appref{sec:multiFrameCrb}。