任意表面放置的全息MIMO通信：近场视距信道模型与容量极限

作为最有前景的技术之一，全息多输入多输出（H-MIMO）近期因其在拓展无线可能性和实现无线基本极限方面的巨大潜力而备受关注。借助近乎连续、大尺寸且高能效、具备强大电磁波（EM）控制能力的表面，H-MIMO开启了更基础的EM域信号处理机遇，为实现全息成像级通信以支持未来网络极高频谱效率与能量效率铺平道路。本文尝试实现广义EM域近场信道建模，并研究在视距（LoS）环境中配备任意放置表面的点对点H-MIMO系统容量极限。从其积分对应形式出发建立两种高效且计算省力的信道模型，其一公式精细但更准确，另一简洁但略有精度损失。此外，我们利用信道模型揭示容量极限，并基于精心构建的分析框架导出紧上界。结果表明，容量极限随发射单元面积、接收单元面积及所有发射与接收天线单元间$1/{{d}_{mn}^2}$、$1/{{d}_{mn}^4}$和$1/{{d}_{mn}^6}$联合效应的乘积对数增长，其中$d_{mn}$表示各发射与接收单元间距离。数值评估验证了信道模型有效性，并展示上界与精确容量间微小差异，有益于预测实际系统性能。