面向高速铁路的旋转式和可移动天线XL-MIMO性能分析

旋转式和可移动天线（ROMA）技术通过调整天线间距和天线表面的三维（3D）旋转，基于用户空间分布和信道统计信息，显著提高无线网络容量。将ROMA应用于高速铁路（HSR）无线通信可显著提高系统在阵列增益和空间复用方面的性能。然而，HSR场景中快速变化的信道条件为ROMA配置带来了挑战。本文提出了一种基于空间相关性的分析框架，用于配置面向HSR场景的ROMA基于的超大规模多输入多输出（XL-MIMO）系统。首先，我们发展了基于移动感知的近场波束训练算法的定位模型，以确定火车中继天线的实时位置。接下来，我们基于空间相关矩阵推导信道正交性和天线间距的表达式，并在收发阵列平行对齐时获得最佳天线间距。此外，我们提出了一种优化算法，用于确定收发阵列面板的旋转角度，利用差分进化法实现。最后，提供数值结果以验证计算结果和优化算法。