孔径受限AWGN自由空间通信信道的容量
信息论
2017-02-27 v1 math.IT
摘要
本文在三维自由空间电磁传播环境下，受链路总有效天线孔径面积和总发射功率约束，推导了连续时间、带限加性高斯白噪声信道容量的上下界以及一个简单的闭式近似。我们假设通信距离远大于链路两端包含天线的球体半径，并证明一般情况下，只有通过在信道上同时传输多个空间复用数据流才能达到该容量。此外，通过在链路两端的一对物理可实现的分布式天线阵列之间传输数据流，可以渐近逼近该容量的下界。该结果的一个推论是，一般情况下，当且仅当通信系统在分布式MIMO天线阵列上利用空间复用时，深空通信链路上接近最大可达数据速率的通信才能在实践中实现。目前任何国际航天机构或商业航天公司似乎都未设想这种深空通信方法。第二个推论是，如果被合理利用，远程自由空间通信链路的容量随接收信噪比的平方根渐近增长，而非仅随接收信噪比对数增长。
引用
@article{arxiv.1702.07657,
title = {Capacity of the Aperture-Constrained AWGN Free-Space Communication Channel},
author = {Richard J. Barton},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.07657},
year = {2017}
}