近场MIMO中的空间自由度：基于波束空间视角的实验验证
信号处理
2026-02-26 v1
摘要
传统远场多输入多输出（MIMO）信道在准直条件下仅支持单个空间自由度（DoF）。相比之下，辐射近场（NF）支持多个空间DoF，这由球面波前和短距离内的缩小空间占据面积所致。虽然最近的研究表明有效DoF（EDoF）在NF中呈现增加，但实验验证和清晰识别的转换距离仍有限。本文开发了一种直观框架，用于表征基于线性互调阵列（ULA）的MIMO系统的EDoF，并推导出两种互补的解析表达式：一种闭式公式将EDoF与物理发射波束宽度和接收孔径相关，另一种基于离散傅里叶变换（DFT）域角度分解的离散公式，适用于实验评估。我们进一步引入有效MIMO瑞利距离（EMRD）和最大空间复用距离（MSMD），分别标志着EDoF降至1和达到最大值的位置。使用广布相控阵进行实验测量，结果与理论EDoF趋势高度吻合，验证了提出的距离度量。
引用
@article{arxiv.2602.21945,
title = {Spatial Degrees of Freedom in Near Field MIMO: Experimental Validation of Beamspace Perspective},
author = {Ahmed Hussain and Asmaa Abdallah and Ahmed Nasser and Abdulkadir Celik and Ahmed M. Eltawil},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.21945},
year = {2026}
}