自由空间通信中的阴影区域与自由度
信号处理
2025-09-23 v3 应用物理
经典物理
摘要
通信信道中的自由度(NDoF)基本上限制了用于传输和接收信息的独立空间模式的数量。虽然可使用信道算子的奇异值分解(SVD)对特定配置进行数值计算，但该方法提供有限的物理洞察。本文引入了一种简单的数学估计，用于估计任意形状发射区和接收区之间的NDoF。在电气尺度较大、NDoF较高的极限下，NDoF以以波长平方为单位的互惠阴影面积良好近似。该面积对应于所有视线上的区域投影重叠度的积分，捕捉其有效的空间耦合。该提议估计概括并统一了若干已建立结果，包括基于Weyl定律、阴影面积和准轴近似的结果。我们分析了若干示例配置，以说明该估计的准确性，并通过与信道传播的数值SVD计算进行比较进行验证。结果为高容量通信和探测系统的设计和分析提供了实用工具和物理洞察。
引用
@article{arxiv.2407.21122,
title = {Shadow Area and Degrees of Freedom for Free-Space Communication},
author = {Mats Gustafsson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.21122},
year = {2025}
}