基于虚拟点源的连续波前设计：面向近场 XL-MIMO 的全息范式
信息论
2026-04-13 v1 math.IT
摘要
极大规模多输入多输出 (XL-MIMO) 系统的波束成形设计面临计算复杂度高昂和复杂近场传播效应的挑战。为此，本文引入一种全息波束成形范式，将设计目标从优化离散天线位置处的变量，转化为在阵列孔径上形成连续电磁波函数，从而有效抑制了随阵列规模增长的算法复杂度增长。我们将该范式应用于挑战性的双向近场 (DNF) 场景，其中强烈的收发器耦合严重降低常规迭代算法的性能。在此情况下，我们提出一种新颖的虚拟点源 (VPS) 方法，通过单个且解析可求的球面波来逼近理想波函数。我们提供了严格的几何光学分析，表明最优 VPS 位置可以完全非迭代方式确定，从而实现耦合的 DNF 问题的解耦。所提方法在智能反射面 (IRS) 辅助系统中得到验证，仿真结果表明，该非迭代方法在性能上可与收敛的交替优化 (AO) 算法相媲美，同时显著降低了计算复杂度，避免了收敛不确定性。这一工作为 XL-MIMO 系统的全息波束成形设计提供了新的理论框架。
引用
@article{arxiv.2604.08908,
title = {Continuous Wavefront Design via Virtual Point Sources: A Holographic Paradigm for Near-Field XL-MIMO},
author = {Xiyuan Liu and Qingqing Wu and Rui Wang and Qiaoyan Peng and Jun Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.08908},
year = {2026}
}
备注
12pages