全息MIMO通信的电磁信息理论
信息论
2024-12-13 v4 信号处理
math.IT
摘要
全息多输入多输出（HMIMO）利用紧凑天线阵列形成接近连续的天线孔径，从而在容量和更灵活的配置方面优于传统MIMO系统，因而备受当今科学研究的青睐。关于HMIMO是否能够超越香浅理论极限以及其能力能被扩展到何种程度，自然会提出关键问题。然而，传统的香浅信息理论在回答这些问题方面力不足，因为它仅关注信息本身，忽略了底层载体——电磁（EM）波及其与环境的相互作用。为弥合理论分析与实际应用之间的鸿沟，本文引入了电磁信息理论（EIT）。本文从 HMIMO 导向的 EIT 基础开始，涵盖 EM 波方程和通信区域。在 HMIMO 系统的背景下，呈现了结果物理限制，包括 Chu 极限、Harrington 极限、Hannan 极限以及耦合效应的评估。讨论了场采样和 HMIMO 辅助的过采样，以指导在 EIT 框架内的最优 HMIMO 设计。为全面描绘 EM 合规的传播过程，本文提出了近场/远场区域中的近似和精确信道建模方法。此外，本文讨论了在 HMIMO 导向的 EIT 系统中，分别采用概率方法的传统香浅信息理论以及基于函数分析的Kolmogorov信息理论。
引用
@article{arxiv.2405.10496,
title = {Electromagnetic Information Theory for Holographic MIMO Communications},
author = {Li Wei and Tierui Gong and Chongwen Huang and Zhaoyang Zhang and Wei E. I. Sha and Zhi Ning Chen and Linglong Dai and Merouane Debbah and Chau Yuen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.10496},
year = {2024}
}