【MATLAB源码】近场 XL-MIMO 一体化接入检测、信道估计与协作定位仿真平台
面向 ISAC 场景的 MMV/GMMV 稀疏恢复与多子阵协作定位统一实现 近场球面波建模 · 结构化块稀疏恢复 · MUSIC/WLS 定位闭环 在近场超大规模天线场景中，传统“远场平面波 + 单任务估计”流程难以同时兼顾活动用户检测、信道恢复与定位精度。 本项目以统一的近场几何信道模型为基础，将 AUD、CE 与定位 串联为闭环仿真链路，并支持 MMV/GMMV 多算法对照。 工程实现采用参数集中、过程可追踪、结果可复现的脚本化组织方式，适用于科研复现实验与算法迭代。 面向近场 ISAC 的“模型-算法-指标”一体化实验平台。 </td><td width="50%"> 强调可运行、可追踪、可复现实验的工程化组织方式。 协作定位链路由“GMMV 恢复 + MUSIC 角距估计 + WLS 坐标反演”组成，可直接复用通信恢复阶段得到的信道估计结果。 项目采用 MATLAB 脚本化科研仿真形态，默认以单机离线方式运行。 文档按“理论先行 + 代码落地”双轨组织，覆盖算法推导、实现映射与运行指引。 该模块根据用户位置、子阵几何与 LoS/NLoS 多径关系生成三维信道张量，是整条仿真链路的物理基础。 该模块将信道映射到观测域，构建字典矩阵（或张量），并调用块稀疏恢复算法输出活动集合与信道估计。 该模块先由恢复信道估计角度与距离，再通过加权最小二乘反演用户二维坐标。 本文代码仅为核心片段，完整版工程已整理好。 关注公众号 【3GPP 仿真实验室】进行获取。近场 XL-MIMO 一体化接入检测、信道估计与协作定位仿真平台
为什么选择
痛点 方案 近场模型与算法实现割裂 统一近场球面波建模，直接驱动观测与恢复流程 算法单一，难以横向评估 同时提供 BSP、BSAMP、MMV-OMP、StrBOMP、Oracle-LS MMV/GMMV 场景切换成本高 通过统一脚本模式参数完成路径切换 指标统计分散，复现实验困难 固化 Pe/NMSE/MSE 统计流程并自动归档 .mat 结果定位链路与通信恢复脱节 基于恢复信道直接进入 MUSIC + WLS 协作定位 核心价值
学术研究价值
工程应用价值
技术亮点
近场 ISAC 链路：分离式流程 vs 一体化流程
特性 传统方案 本方案 信道建模 远场或弱几何抽象 近场球面波 + 子阵可见性 观测建模 单场景、单字典 MMV/GMMV 双模式统一 稀疏恢复 单算法验证 BSP/BSAMP/OMP/StrBOMP 全链对比 结果指标 单点输出 Pe + NMSE + 定位误差 联合统计代码组织 分散脚本、复现成本高 参数集中 + 主流程简洁 + 末尾函数模块化 性能指标（实测数据）
数据来源：
ISAC-XMIMO/output/AUD_CE_MMV_Results.mat，配置为 num_sim=200、K=60、Ka=6场景 基线 本方案 结论 Ptx=0 dBmMMV-BOMP： Pe=0.0140，NMSE=-7.65 dBMMV-BSOMP-改进： Pe=0.0046，NMSE=-14.92 dB低功率区检测与估计明显改善 Ptx=10 dBmMMV-BOMP： Pe=0.0035，NMSE=-14.01 dBMMV-BSOMP-改进： Pe=0.0009，NMSE=-23.03 dB中功率区优势持续扩大 Ptx=20 dBmMMV-BOMP： Pe=0.0026，NMSE=-18.34 dBMMV-BSOMP-改进： Pe=0.0002，NMSE=-25.57 dB高功率区逐步逼近理想支持 Ptx=30 dBmMMV-BOMP： Pe=0.0030，NMSE=-18.58 dBMMV-BSOMP-改进： Pe=0.0002，NMSE=-25.82 dB误检率保持低位且估计稳定 协作定位能力
参数 配置 性能 活动用户检测入口 K=60, Ka=6，GMMV 子阵级恢复为定位提供稳定候选用户集合 角距估计方式 music_angle + music_distance在子阵级观测上提取几何参数 坐标反演方式 加权最小二乘（WLS） 输出用户坐标估计与 MSE_Loca 统计运行环境
cdfplot），Parallel Computing Toolbox（可选）项目结构
Near-Field-XMIMO/
├── ISAC-main/ # 原始参考实现
│ ├── Joint_AUD_CE_XLMIMO/ # AUD+CE 参考算法与主脚本
│ ├── MultiSubarrayCollabLoc/ # 协作定位参考算法与主脚本
│ └── ... # 其他参考文件
├── ISAC-XMIMO/ # 重构后的主工程目录
│ ├── run_aud_ce.m # 联合 AUD+CE 主脚本（MMV/GMMV）
│ ├── run_collab_loc.m # 协作定位主脚本
│ └── output/ # 结果文件与图形输出
├── docs/ # 项目文档目录
│ ├── 算法文档.md # 原理与公式推导
│ └── 代码文档.md # 代码结构与函数说明
└── Plan.md # 协作计划与阶段记录文档体系
算法文档
docs/算法文档.md：系统模型、近场信道推导、MMV/GMMV 稀疏恢复、MUSIC/WLS 定位与附录级公式分析。代码文档
docs/代码文档.md：目录职责、主流程时序、函数输入输出、数据结构维度与参考实现映射关系。核心代码展示
近场信道生成模块
# 初始化子阵位置、用户位置、散射体位置
# 对每个活动用户循环
# 采样路径数并生成路径复增益
# 若 LoS:
# 计算子阵距离、角度、相位延迟、阵列响应
# 若 NLoS:
# 叠加 UE->散射体->子阵双段传播
# 对所有有效子载波累积路径贡献
# 输出 H_set(N_BS, P_subc, K)MMV/GMMV 观测构造与稀疏恢复模块
# 逐导频块生成随机相位合并矩阵 W_RF
# MMV: 使用共享导频列构造统一字典 Z
# GMMV: 每子载波单独构造字典切片 Z(:,:,p)
# 叠加噪声并注入发射功率缩放
# 调用 BSP/BSAMP/OMP/StrBOMP 等算法
# 计算 Pe 与 NMSE 指标协作定位模块（MUSIC + WLS）
# 对命中用户提取子阵级信道块
# 依据子阵能量筛选高可信子阵
# 对每个子阵:
# 调用 MUSIC 角度估计
# 调用 MUSIC 距离估计
# 构建几何约束矩阵 A,b 与权重矩阵 Omega
# 通过 WLS 求解用户坐标
# 统计定位误差 MSE_Loca一键运行
cd('D:/10_存储库/OneDrive/15.代码归档/01.施工中/Near-Field-XMIMO/ISAC-XMIMO')
run('run_aud_ce.m')
run('run_collab_loc.m')结果预览
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参考文献