分析分子再辐射对高频段 MIMO 容量的影响
网络与互联网体系结构
2021-02-04 v1
摘要
在本文中，我们展示空气中分子的的吸收与再辐射能量如何影响高频段（例如毫米波（mmWave）与太赫兹）中的多输入多输出（MIMO）性能。更具体地，一些常见大气分子，如氧气和水，可在其自然共振频率（如 60 GHz、180 GHz 和 320 GHz）吸收和再辐射能量。因此，当被电磁波击中时，分子受激并吸收能量，导致额外的路径损耗，即所谓的分子衰减。同时，被吸收的能量会以随机相位向随机方向再辐射。这些再辐射波也会干扰信号传输。尽管文献中多将分子再辐射视为噪声，近期工作表明其与主信号相关，并可视为多个延迟或散射信号的合成。这种现象可在缺乏散射体的环境中提供非视距（NLoS）路径，从而增加空间复用，并极大提升 MIMO 系统性能。因此在本文中，我们探究分子再辐射的散射模型与噪声模型，以刻画由大气分子产生的 NLoS 信道的信道传输函数。我们的仿真结果表明，在一组现实的发射功率、距离和天线数下，再辐射可使 mmWave 中 MIMO 容量增至 3 倍、太赫兹中增至 6 倍。我们还表明，在高 SNR 下，再辐射使开环预编码可行，其作为波束赋形的替代方案，可避免高移动性应用中的波束对准敏感性。
引用
@article{arxiv.2102.01809,
title = {Analyzing the Impact of Molecular Re-Radiation on the MIMO Capacity in High-Frequency Bands},
author = {Sayed Amir Hoseini and Ming Ding and Mahbub Hassan and Youjia Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.01809},
year = {2021}
}