自由空间中 MIMO 系统的电磁有效自由度

多输入多输出（MIMO）系统的有效自由度（EDOF）表示其等效的独立单输入单输出（SISO）系统数目，直接刻画了通信性能。传统 EDOF 仅考虑单极化，在远场近似下全极化分量退化为两个独立的横向分量。然而，传统模型不适用于复杂场景，尤其是近场区域。基于由并矢格林函数建立的电磁（EM）信道模型，我们首先计算了 EM EDOF 以估计自由空间中具有全极化的任意 MIMO 系统的性能。接着，我们阐明了 EDOF 极限与源/接收器最优数目之间的关系。最后，利用 EM EDOF 展示了近场 MIMO 通信的潜在增益，其中考虑了纵向极化源的贡献。本工作为 MIMO 无线通信建立了基础的电磁框架。