Analysis of Non-Separable Scattering in WDM-Based NLoS Holographic MIMO
Centre for Wireless Communications, University of Oulu(奥卢大学无线通信中心)
本文针对非视距全息MIMO信道,提出用双变量vMF分布建模不可分离散射,并证明其可提升遍历频谱效率,数值验证了性能优势。
2026-10-06 eess.SP
Channel Measurement for Holographic MIMO: Benefits and Challenges of Spatial Oversampling
本文对室内全息多输入多输出(MIMO)系统的信道进行了测量。通过实验首次证明了全息MIMO系统的空间过采样能够显著提高无线通信系统的容量。然而,天线效率是阻碍我们获得容量提高的最关键挑战。本文还针对全息MIMO系统提出了一种扩展的EM兼容信道模型,该模型能够考虑传播环境的非各向同性特性、天线方向图畸变、天线效率和极化特性。
2023-01-13 cs.IT eess.SP math.IT
Holographic MIMO Communications Under Spatially-Stationary Scattering
全息MIMO是具有大量天线的空间受限MIMO系统,其最终形式可能被认为是空间连续的电磁孔径。准确和易于处理的信道建模对于了解该技术的全部潜力至关重要。本文考虑了任意空间平稳散射,并提供了一个四维平面波表示在笛卡尔坐标系中,它捕获的电磁传播的本质,并允许评估的能力,全息MIMO系统与矩形体积阵列。开发的框架概括了虚拟通道表示,这是最初开发的均匀线阵。
2020-12-14 cs.IT eess.SP math.IT
On Systematic Performance of 3-D Holographic MIMO: Clarke, Kronecker, and 3GPP Models
Zhejiang University(浙江大学);Aalto University(阿尔托大学);Nanjing University of Aeronautics and Astronautics(南京航空航天大学);Xi’an Jiaotong University(西安交通大学)
本文系统评估了3-D全息MIMO在Clarke、Kronecker和3GPP信道模型下的性能,证明其在有效自由度、波束宽度和容量提升方面的优势,验证了体积阵列在现实条件下的鲁棒性和可扩展性。
2026-04-29 eess.SP
Holographic Metasurface Antennas for Uplink Massive MIMO Systems
我们提出了一种上行链路大规模多输入多输出系统,使用全息超表面阵列作为扇区天线。该天线由一组矩形波导馈电超材料表面组成,这些超材料表面沿着仰角方向组合成平面孔径,每个超材料表面都具有亚波长尺寸的超材料元件作为辐射器。超材料辐射器被设计为使得波导馈电超表面实现用于引导(或参考)模式的全息解决方案,生成朝向规定方向的扇形波束,从而形成多波束天线系统。我们证明,窄带上行链路大规模多输入多输出系统使用的元表面可以实现的总和容量接近所提供的瑞利信道在3.5 GHz。我们表明,支持多个扇形波束的元表面可以在6 GHz以下的信道中实现方位角方向上的高空间分辨率,从而在基站和用户之间形成不相关的MIMO信道。此外,所提出的超表面天线在结构上简单、低成本且高效,并且因此适合于减轻装备有大型天线系统的大规模多输入多输出系统所共有的RF硬件问题。
2021-08-27 eess.SP physics.app-ph
Electromagnetic-Compliant Channel Modeling and Performance Evaluation for Holographic MIMO
最近,全息多输入多输出(MIMO)的概念正在成为一个有前途的技术超越大规模MIMO。要将这一新颖的想法付诸实践,需要解决许多挑战,包括电磁(EM)兼容的信道建模和准确的性能评估。本文提出了一种适用于全息MIMO系统的电磁兼容信道模型,该模型既能模拟全息MIMO系统的传播信道特性,又能模拟收发机互耦引起的非理想因素,包括天线方向图畸变和天线效率降低。基于所提出的信道模型,一个更现实的性能评估进行显示的全息MIMO系统的性能在单用户和多用户的情况下。基于理论分析和数值计算结果,进一步提出了该问题的关键挑战和未来的研究方向。
2023-01-13 cs.IT eess.SP math.IT
Holographic Imaging with XL-MIMO and RIS: Illumination and Reflection Design
针对XL-MIMO近场全息成像,论文通过极小极大MSE上界优化照射波形,并推导NLOS场景下RIS最优反射系数,实验分析配置、DoF、精度与复杂度关系。
2024-05-13 eess.SP
LoS+NLoS Holographic MIMO: Analysis and Application of Wavenumber-Division Multiplexing
University of Oulu(奥卢大学);CNRS and CentraleSupélec - Univ. Paris-Saclay, Institute of Electronics and Digital Technologies (IETR)(法国国家科学研究中心与巴黎萨克雷大学中央理工-巴黎高等电力学院,电子与数字技术研究所);King’s College London, Department of Engineering-Centre for Telecommunications Research(伦敦国王学院,工程系-电信研究中心)
本文提出了一种统一的LoS+NLoS信道表示方法,扩展了波数分割复用框架以适应非视距场景,并推导了各向同性和非各向同性散射的闭合形式表征,从而提升了全息MIMO的性能。
2026-10-06 eess.SP
Performance Analysis for Multi-User Holographic MIMO Downlink with Matched Filter Precoding
该研究针对多用户全息MIMO下行链路,建立匹配滤波预编码的通信理论分析框架,推导不同CSI场景下的性能闭式解与近似式,验证其性能竞争力与鲁棒性。
2025-10-06 eess.SP
OAM-Enabled Holographic MIMO Communications with Stacked Intelligent Metasurfaces
研究基于轨道角动量的堆叠智能超表面全息多输入多输出通信,开发相关驱动优化算法,分析模式生成与接收能力,数值评估揭示解耦关系,结果表明合适架构支持可扩展、低开销的HMIMO通信。
2026-07-13 eess.SP
Dual-Polarization Stacked Intelligent Metasurfaces for Holographic MIMO
针对传统单极化SIM在HMIMO中波域处理能力受限的问题,提出双极化SIM架构,独立处理正交极化信号以抑制干扰,结合LGD-WF算法,显著提升频谱与能量效率。
2025-05-27 eess.SP
Learning-based Multiuser Beamforming for Holographic MIMO~Systems
School of Electronics and Information Engineering, Beihang University(北京航空航天大学电子工程学院)
研究全息MIMO系统中多用户波束成形问题,针对传统方法不足,提出通过学习等效波束成形器重述问题并引入列空间约束,开发由GGNN和投影模块组成的级联架构,实现更高频谱效率、更低推理延迟及更好泛化能力。
2026-07-14 eess.SP
A Tutorial on Holographic MIMO Communications--Part II: Performance Analysis and Holographic Beamforming
本文作为HMIMO教程第二部分,系统介绍了点对点与多用户HMIMO系统的空间自由度、遍历容量及和速率分析方法,并综述了全息波束成形技术进展,通过数值仿真验证了性能。
2023-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Terahertz Massive MIMO with Holographic Reconfigurable Intelligent Surfaces
我们提出了一个全息版本的可重构智能表面(RIS),并研究其应用于太赫兹(THz)大规模多输入多输出系统。利用太赫兹电子元件的小型化,RISs可以通过密集封装亚波长单元来实现,从而实现连续或准连续的孔径,并实现全息通信。在本文中,特别是,我们推导出的光束图案的全息RIS。我们的分析表明,一个理想的全息RIS的光束模式可以很好地近似的超密集RIS,它有一个更实际的硬件架构。此外,我们提出了一个闭环信道估计(CE)计划,以有效地估计宽带信道的特点太赫兹大规模MIMO系统的全息RISs辅助。所提出的CE方案包括下行链路粗CE阶段和上行链路细粒度CE阶段。明智地设计上行链路导频信号以获得良好的CE性能。此外,为了减少导频开销,我们引入了一种基于压缩感知的CE算法,该算法利用了太赫兹MIMO信道在角度域和延迟域的双重稀疏性。仿真结果表明了全息RISs相对于非全息RISs的优越性,以及所提出的CE方案的有效性。
2021-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Parametric Channel Estimation for LoS Dominated Holographic Massive MIMO Systems
全息大规模多输入多输出(MIMO),其中空间连续的表面被用于信号发送和接收,已经成为用于改善无线通信系统的覆盖和数据率的有前景的解决方案。为了实现这些目标,在全息大规模MIMO系统中获取准确的信道状态信息是至关重要的。在本文中,我们提出了一种信道估计方案的基础上的参数物理信道模型的视线(LoS)为主的毫米波和太赫兹波段的通信。所提出的信道估计方案利用由连续表面产生的辐射波束的特定结构来估计主导LoS信道模型中的信道参数。所提出的方案的训练开销和计算复杂性不与天线的数量成比例。仿真结果表明,该方法在弱散射环境下的估计性能明显优于其他基准方法。
2022-06-14 cs.IT eess.SP math.IT
Holographic MIMO for Next Generation Non-Terrestrial Networks: Motivation, Opportunities, and Challenges
本文提出将HMIMO作为下一代非地面网络的变革性方案,利用紧凑轻量且可实时重构的阵列替代传统天线,有效解决高成本与低能效问题,降低卫星制造与发射门槛,推动太空通信大众化与可持续运营。
2024-11-15 eess.SP
Holographic MIMO Systems, Their Channel Estimation and Performance
本文针对全息MIMO系统信道估计难题,提出基于分解与重构(DeRe)的框架,将方位角、仰角和距离参数分解并利用各自协方差矩阵构建压缩感知问题,实现低复杂度、低导频开销且性能更优的稀疏信道估计。
2024-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Modeling and Channel Estimation for Holographic Massive MIMO with Planar Arrays
在实际的无线环境中,多天线信道通常表现出空间相关衰落。当大量天线密集部署时,这一点更加强调,称为全息大规模MIMO(多输入多输出)。在这封信的第一部分,我们开发了一个信道模型,全息大规模MIMO考虑非各向同性散射和定向天线。在大量天线的情况下,很难获得空间相关矩阵的全部知识。在这种情况下,信道估计通常使用最小二乘(LS)估计器来完成,其不需要信道统计或阵列几何的先验信息。在这封信的第二部分,我们提出了一种新的信道估计方案,利用阵列的几何形状,以确定降低秩的子空间,覆盖任何空间相关矩阵的特征空间。建议的估计优于LS估计,而不使用任何用户特定的信道统计。
2022-02-02 cs.IT eess.SP math.IT
Green Holographic MIMO Communications With A Few Transmit Radio Frequency Chains
本文研究在少量发射射频链条件下实现绿色全息MIMO通信,提出非均匀全息图案调制(NUHPM)方案,在不增加射频链数量的情况下通过增大天线孔径利用额外空间自由度,从而在高信噪比区域达到容量极限并显著提升性能。
2023-09-22 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic Scattering Arrays for Simultaneous Electromagnetic Processing and Radiation in Holographic MIMO Systems
针对全息MIMO系统的可扩展性问题,提出动态散射阵列(DSA)将处理移至电磁域,实现联合计算与辐射,降低复杂度和射频链数量,增强波束成形及多用户MIMO的灵活性。
2024-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Full Duplex Holographic MIMO for Near-Field Integrated Sensing and Communications
本文研究近场太赫兹全双工全息MIMO基站,通过优化动态超表面天线参数,同时提升目标感知精度与下行通信性能,实现集成感知与通信。
2023-08-07 cs.IT eess.SP math.IT
Walsh Meets OAM in Holographic MIMO
本文针对盘形大型智能表面的全息MIMO系统,提出基于极坐标Walsh函数的预编码设计,并以信道容量为指标与OAM方案及SVD最优情形进行比较,验证其在性能接近的同时可降低实现复杂度和开销。
2023-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
A Generalized Electromagnetic-Domain Channel Modeling for LOS Holographic MIMO with Arbitrary Surface Placements
全息多输入多输出(H-MIMO)被认为是使未来无线通信能够支持预期的极端要求(例如高能量和频谱效率)的最有前途的技术之一。由于H-MIMO具有强大的电磁波处理能力,它有可能突破无线环境的基本限制,并为电磁域(尤其是无线信道)的信号处理提供了可能。为此,我们研究了视线(LOS)的H-MIMO通信与任意表面放置,并建立了一个精确的表达的无线信道在EM域。为了进一步得到一个更显式和计算效率更高的信道模型,我们解决了隐式积分的精确信道模型与适度和合理的假设。数值研究表明,我们建立的近似信道模型与精确信道模型具有良好的一致性。
2023-03-15 cs.IT eess.SP math.IT
Optical MIMO Communication Using Holographic Spectral Multiplexing of Pulsed Ultrashort Laser
在本文中,我们介绍了全息光谱复用(HSM)作为一种新的技术,使多输入多输出(MIMO)光网络中的通信。HSM使用超短激光脉冲的光谱空间以2D全息图的形式创建线代码。通过在频谱处理装置(SPD)中对脉冲频率分量进行空间分散,在时间傅立叶域中执行脉冲处理。2D全息图由SLM在脉冲的光谱分解傅立叶平面上刻下的强度差异图案组成。以这种方式定义的全息线码将超短激光脉冲转换为高熵数据符号,从而提高了通信的频谱效率。与传统的光多路复用方案(例如,TDM、WDM或SDM),但HSM并不物理地或抽象地将通信传播空间分成子信道。相反,HSM通过允许脉冲包络下的光子波在同一空间中传播,从而它们通过色散散射和干涉来实现MIMO通信范例。这允许HSM在发送器侧和接收器侧的SLM的像素之间形成光束,并优化光束以适应信道散射情况。通过这种方式,HSM提供速率增益,在最佳情况下,该速率增益以指数方式增加通信的信息速率。
2022-02-02 cs.NI eess.SP
Unified Near-field and Far-field Localization with Holographic MIMO
针对RIS定位中近场与远场假设不统一导致的复杂度或精度问题,本文提出基于网格划分的统一近场与远场定位方法,并设计位置估计与RIS相移优化算法,仿真验证了其有效性。
2024-01-12 eess.SP
Degrees of Freedom of Holographic MIMO -- Fundamental Theory and Analytical Methods
本文面向6G全息MIMO,比较割集积分与自伴算子两种分析自由度基本极限的方法,并阐明各自优势与局限。
2025-04-17 cs.IT eess.SP math.IT
Fourier Plane-Wave Series Expansion for Holographic MIMO Communications
想象一个MIMO通信系统,它充分利用了电磁信道提供的传播特性,并最终接近无线通信所施加的限制。这就是全息MIMO通信的概念。准确和易于处理的渠道建模对于了解其全部潜力至关重要。通信理论家使用的经典随机模型是在电磁远场假设下导出的,即阵列上的平面波近似。然而,当考虑电磁大(与波长相比)天线阵列时,这种假设被打破。本文从波传播的第一性原理出发,给出了信道响应的傅里叶平面波级数展开式,它充分反映了任意散射中电磁波传播的本质,在(辐射)近场中也是有效的。该展开基于傅立叶谱表示,并且具有直观的物理解释,因为它统计地描述了源和接收器之间的角耦合。当均匀离散时,它导致在角域中的电磁通道的低秩半酉等效近似。利用所建立的信道模型计算了具有不同信道状态信息的点对点全息MIMO系统的各态历经容量。
2022-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
Holographic Surface Enabled Integrated Sensing and Communications
Peking University Shenzhen Graduate School(北京大学深圳研究生院);University of Cambridge(剑桥大学);Princeton University(普林斯顿大学);Peking University(北京大学);Southeast University(东南大学);Datang Mobile Communications Equipment Co., Ltd(大唐移动通信设备有限公司);University of Houston(休斯顿大学);Kyung Hee University(庆熙大学);Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所)
本文探讨了全息集成感知与通信(HISAC)技术,通过可重构全息表面实现超大规模MIMO的低成本高效实现,提升ISAC的灵活性和性能。
2026-05-09 eess.SP
Angular-Distance Based Channel Estimation for Holographic MIMO
本文研究全息MIMO信道估计,提出参数分解与压缩解构框架及DeRe-VM算法,实现3D方位角、俯仰角和距离参数的精确检测与稀疏信道稳健恢复,在近远场环境中均优于现有基准。
2023-11-26 cs.IT eess.SP math.IT
Conjugate Beamforming with Fractional-Exponent Normalization and Scalable Power Control in Cell-Free Massive MIMO
该文研究了一种基于分数指数归一化的共轭波束形成(CB)的无小区大规模MIMO(CF-mMIMO)系统。假设独立的瑞利衰落信道,可实现的下行链路频谱效率的广义封闭形式的表达式推导,其中包括,作为特殊情况下,频谱效率表达式以前报告的普通CB及其变种,即归一化CB和增强CB。下行链路的功率控制也解决了,并提出了一种降低复杂度的功率分配策略,其中只有一个系数的接入点(AP)的长期衰落实现的基础上进行优化。数值结果揭示了CF-mMIMO与CB和分数指数归一化的性能,并表明,所提出的功率优化规则相对于传统的最大-最小功率控制规则会导致适度的性能损失,但具有更低的复杂度和更小的总功耗。
2022-02-15 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Holographic Surface-aided Distributed MIMO Radar Systems
针对分布式相控MIMO雷达移相电路功耗高、成本高的问题,提出RHS辅助的分布式MIMO雷达系统,设计幅度控制波束成形方案,在等效功耗和成本下提升多目标检测精度,仿真验证其优越性并揭示最优资源分配。
2025-04-17 cs.SY eess.SP eess.SY
Two-timescale Beamforming Optimization for Downlink Multi-user Holographic MIMO Surfaces
针对全息MIMO表面因辐射单元众多导致传统波束赋形计算复杂度高的问题,本文提出双时间尺度优化方案,利用统计CSI优化波束方向图、瞬时CSI设计预编码,在满足用户QoS约束下最小化发射功率。
2025-11-07 eess.SP
Degrees of Freedom of Holographic MIMO in Multi-user Near-field Channels
本文提出一种计算多用户近场信道下全息MIMO空间自由度的新方法,发现空间阻塞使多用户DoF不等于单用户DoF之和,平均减少21.2%。
2025-03-26 eess.SP
Near-Far Field Channel Modeling for Holographic MIMO Using Expectation-Maximization Methods
针对全息MIMO中近远场混合信道建模问题,本文提出不预设路径类型的近远场信道模型,并利用期望最大化方法交替优化隐变量与模型参数,仿真验证其在拟合精度上优于传统算法。
2024-01-15 eess.SP
Performance Analysis of Holographic MIMO Based Integrated Sensing and Communications
本文提出基于全息MIMO的ISAC框架,推导了上下行不同设计下的速率、中断概率闭式表达式,分析了性能极限与帕累托/时分速率区域,验证其性能优于传统MIMO ISAC和频分感知通信系统。
2025-01-14 cs.IT eess.SP math.IT
On the Degrees of Freedom of RIS-Aided Holographic MIMO Systems
在本文中,我们研究基于不同层次的信道状态信息的系统优化的地面通信系统。我们从速率和自由度(DoF)两个方面分析了系统的性能。我们发现,部署的可重构智能表面(RIS)的结果增加自由度的数量,通过扩展近场区域。在莱斯衰落信道中,我们表明,RIS可以有效地优化,仅基于发送和接收表面的位置,同时提供良好的性能,如果莱斯衰落因子不是太小。
2023-01-27 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Holographic Surface: A New Paradigm for Ultra-Massive MIMO
针对超大规模MIMO因相控阵成本和功耗高难以实现的问题,本文提出可重构全息表面(RHS)新范式,概述其原理、技术及通信原型实现与实验结果,为6G超大规模MIMO提供低成本方案。
2024-11-28 cs.IT eess.SP math.IT
Wavenumber-domain signal processing for holographic MIMO: Foundations, methods, and future directions
Tsinghua University(清华大学);Beijing National Research Center for Information Science and Technology (BNRist)(北京信息科学与技术国家研究中心)
本文提出基于波数域的全息MIMO信号处理方法,用于解决亚波长天线间距下的信道建模问题,并探讨了未来研究方向。
2026-02-09 cs.IR cs.IT cs.SY
Hybrid Near-field and Far-field Localization with Holographic MIMO
本文针对HMIMO系统中近场与远场用户混合定位问题,提出一种RIS辅助的联合定位与相移优化方法,通过联合估计用户位置解决信道耦合,并推导误差界以优化RIS相移,仿真验证其性能优于纯近场和纯远场方法。
2025-07-22 eess.SP
DFT-Based Channel Estimation for Holographic MIMO
针对全息MIMO系统中MMSE信道估计复杂度高的问题,提出基于DFT近似的低复杂度方法,用循环矩阵替换协方差矩阵,在中等阵列规模下达到最优性能且复杂度更低,还提升了协方差矩阵不完善时的鲁棒性。
2023-12-17 cs.IT eess.SP math.IT
Near-Field Channel Modeling for Holographic MIMO Communications
本文概述了近场全息MIMO(H-MIMO)信道建模,详细介绍了各类建模方法、特征、挑战与评估标准,并提出了应对计算和测量复杂性的电磁域信道模型及未来研究方向。
2024-03-16 cs.IT eess.SP math.IT
A Universal Framework for Holographic MIMO Sensing
针对任意形状连续全息 MIMO 天线,论文提出基于空间与频谱集中及 Slepian 特征值问题的通用感知空间确定框架,可准确估计自由度并适用于共形天线。
2023-09-28 cs.IT eess.SP math.IT
Near-Field Wideband Extremely Large-scale MIMO Transmission with Holographic Metasurface Antennas
针对超大规模MIMO中近场与双宽带效应降低传输性能的问题,提出基于球面波信道模型的HMA辅助波束合并算法框架,可有效缓解和速率损失,性能优于同孔径传统混合波束成形方案。
2022-05-05 cs.IT eess.SP math.IT
A Tutorial on Holographic MIMO Communications--Part I: Channel Modeling and Channel Estimation
本文作为全息MIMO通信教程第一部分,系统介绍HMIMO基本概念、信道建模最新进展及高效信道估计方法,并通过数值结果验证新信道模型的统计一致性与估计器性能。
2023-05-25 cs.IT eess.SP math.IT
Reconfigurable Refractive Surfaces: An Energy-Efficient Way to Holographic MIMO
全息多输入多输出(HMIMO)技术将大量的天线单元集成到一个紧凑的空间中,以实现空间连续的孔径,在未来的无线网络中起着重要的作用。在具有众多天线元件的情况下,由于不可接受的功耗,难以经由相控阵列实现HMIMO。为了解决这个问题,可重构折射表面(RRS)是HMIMO的能量有效的使能器,因为该表面没有昂贵的移相器。与传统的作为被动中继的元表面不同,RRS被用作发射天线,其中远场近似不再成立,这促使新的性能分析框架。在这封信中,我们首先推导出基于RRS的单用户下行链路系统的数据率,然后将其功耗与相控阵进行比较。仿真结果验证了我们的分析,并表明RRS是一种能量有效的方式HMIMO。
2022-07-06 cs.IT eess.SP math.IT
Holographic MIMO: How Many Antennas Do We Need for Energy Efficient Transmission?
本文研究多用户全息MIMO下行链路的能效优化问题,推导了MRT预编码下遍历可达速率的闭式表达式,并证明了在空间受限表面上优化天线数量以实现能量效率最大化的隐式解具有全局最优性。
2023-04-14 cs.IT eess.SP math.IT
Holographic MIMO-assisted Multiuser Transmission with Electromagnetic Exposure Constraints
National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University(东南大学移动通信国家重点实验室);Purple Mountain Laboratories(紫金山实验室);GIC & 6GIC, Institute for Communication Systems (ICS), University of Surrey(萨里大学通信系统研究所5GIC与6GIC)
针对大规模阵列系统中用户端电磁暴露问题,建立多用户上行链路HMIMO模型及SAR模型,通过改进的迭代注水算法解决频谱效率最大化问题,仿真表明该算法能在满足SAR约束时有效提升系统SE。
2026-07-14 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Near-Field and Far-Field Localization with Multiple Holographic MIMO Surfaces
本文针对多RIS辅助定位中近场区域扩大、搜索复杂度高和RIS间干扰问题,提出两阶段混合近场与远场定位方法,并通过旁瓣约束优化RIS以降低干扰,仿真验证了其有效性。
2025-07-22 eess.SP
Holographic MIMO Communications: What is the benefit of closely spaced antennas?
本文利用多端口通信理论分析全息MIMO系统中紧密排列天线的性能,发现仅中等尺寸阵列的频谱效率随间距减小而提升,大型阵列改善甚微。
2024-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency Maximization of MIMO Systems through Reconfigurable Holographic Beamforming
本文提出通过可重构全息波束成形优化MIMO系统能量效率,推导闭式表达式并验证其性能优势
2026-01-02 eess.SP math.OC
Spatially-Stationary Model for Holographic MIMO Small-Scale Fading
想象一下,在一个紧凑的空间中有一个大量(可能是无限的)天线阵列。我们将这种系统称为全息MIMO。鉴于Massive MIMO令人印象深刻的特性,人们可能会期望全息阵列实现极高的空间分辨率,难以置信的能源效率和前所未有的频谱效率。然而,目前尚未最终确定其基本限度。分析和理解这种范式转变的一个主要挑战是缺乏数学上易于处理和数值上可重复的通道模型,这些模型保留了一些物理现实的语义。详细的物理模型一般来说太复杂,难以进行分析。本文旨在仔细研究这一跨学科的挑战。特别地,我们考虑了远场的小尺度衰落,并将其建模为零均值、空间平稳和相关的高斯标量随机场。通过要求随机场与标量亥姆霍兹方程一致来获得物理上有意义的相关性。这个公式直接导致一个相当简单和准确的描述的三维小尺度衰落作为傅立叶平面波谱表示。适当地离散化,这导致作为傅立叶平面波级数展开的场的离散表示,由此开发了一种计算高效的方式来生成在空间受限的紧凑空间上的小尺度衰落的样本。与传统的线性系统理论和傅立叶变换的工具的连接进行了深入的讨论。
2021-11-02 cs.IT eess.SP math.IT
Exploiting Multiple Polarizations in Extra Large Holographic MIMO
本研究通过全息近似方法,分析了在视距和近场条件下使用多正交分集的超大MIMO阵列的渐近信道与可达速率,发现存在使频谱效率最大化的天线表面最优尺寸。
2024-10-11 cs.IT eess.SP math.IT
Wavenumber-Division Multiplexing in Line-of-Sight Holographic MIMO Communications
从波传播的第一性原理出发,我们考虑两个空间连续体积之间的通信系统的多输入多输出(MIMO)表示。这就是全息MIMO通信的概念。该分析考虑了外部源产生的电磁干扰以及对物理辐射功率的约束。将电磁MIMO模型具体化为视线条件下的一对平行线段。受正交频分复用的启发,我们假设使用傅立叶基函数来表示空间连续的发射电流和接收场。在这样做时,获得了波数分复用(WDM)方案,该方案不是最优的,但可以有效地实现。不同系统参数之间的相互作用(例如,传输范围、波长以及源和接收器的尺寸)在通信模式的数量和它们之间的干扰水平方面的影响用线性系统理论的常规工具来研究。由于电磁信道的非有限支持(在空间域中),WDM不能提供无干扰的通信模式。干扰随着接收器尺寸的增大而减小,并且仅渐近地变为零。因此,使用在波数域中操作的不同数字处理架构来处理干扰。最简单的实现提供了相同的频谱效率的奇异值分解架构与注水时,接收器的大小是可比的传输范围。开发的框架也被用来代表一个经典的MIMO系统,并进行比较。事实证明,后者只有在使用更多数量的射频链时才能实现更好的性能。
2022-09-29 cs.IT eess.SP math.IT
A Transmit-Receive Parameter Separable Electromagnetic Channel Model for LoS Holographic MIMO
针对现有H-MIMO电磁域信道模型需大量全局参数测量的难题,提出收发参数可分离的信道建模方法,仅需局部位置与阵面中心间距信息即可构建信道,可逼近真实信道与理论容量。
2023-08-29 cs.IT eess.SP math.IT