全息可重构智能表面的信道特征值特性与互耦效应
信息论
2023-01-10 v1 信号处理
math.IT
摘要
作为下一代无线通信的一项前瞻关键技术，可重构智能表面（RISs）近年来在学术界与工业界均获得了巨大研究关注。然而，关于含 RISs 系统的信道特征值特性与空间自由度（DoF）所知有限，尤其在阵列单元间存在互耦（MC）时。本文针对具有准连续孔径（即全息 RISs）的 RISs，研究不含与含 MC 效应下的小尺度空间相关性与特征值特性。具体而言，首先研究了无 MC 全息 RISs 空间相关矩阵远场与近场特征值的渐近行为，其中利用空间相关函数的功率谱解释了单元增多反而 DoF 更低的反直觉现象。其次，提出一种新度量来量化 RISs 与普通天线阵列中的单元间相关性或耦合强度。此外，针对全息 RIS 分别工作在辐射与接收模式时，深入分析了多种单元间距下 MC 效应对阵列增益、有效空间相关性与特征值结构的影响。分析与数值结果表明，空间相关矩阵中有相当数量的特征值对应于倏逝波，有望用于近场通信与感知。更重要的是，全息 RISs 可通过利用 MC 实现明显大于传统阵列的阵列增益，且 MC 对发射端与接收端有效空间相关性和特征值结构的影响存在差异。
引用
@article{arxiv.2301.02972,
title = {Characteristics of Channel Eigenvalues and Mutual Coupling Effects for Holographic Reconfigurable Intelligent Surfaces},
author = {Shu Sun and Meixia Tao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.02972},
year = {2023}
}