近场三极化全息 MIMO 表面：信道建模与预编码设计
信息论
2022-11-08 v1 信号处理
math.IT
摘要
本文研究了在三极化（TP）用于多用户（MU）全息多输入多输出表面（HMIMOS）无线通信系统，旨在不增大天线阵列尺寸的情况下提升容量并利用分集。我们具体考虑发射端与接收端均配备由紧凑亚波长 TP 贴片天线组成的 HMIMOS，且处于近场（NF）区域。为刻画 TP MU-HMIMOS 系统，利用并矢格林函数构建了 TP NF 信道模型，并利用其特性设计了两种预编码方案以抑制交叉极化和用户间干扰分量。具体而言，基于用户聚类的预编码方案将不同用户分配至三种极化之一，代价是系统分集损失；而两层预编码方案以高计算成本利用高斯消去法消除干扰。本文还研究了 NF 区域 HMIMOS 的理论相关性分析，揭示发射贴片天线间距与用户距离均影响发射相关因子。数值结果表明，在 NF 区域内远离发射 HMIMOS 的用户比更近的用户经历更高相关性，导致更低信道容量。同时，在信道容量方面，TP HMIMOS 相比双极化 HMIMOS 可实现近 1.25 倍增益，相比传统 HMIMOS 可达 3 倍。此外，所提两层预编码方案结合两层功率分配在不牺牲分集的前提下实现了比其他方案更高的频谱效率。
引用
@article{arxiv.2211.03479,
title = {Tri-Polarized Holographic MIMO Surface in Near-Field: Channel Modeling and Precoding Design},
author = {Li Wei and Chongwen Huang and George C. Alexandropoulos and Zhaohui Yang and Jun Yang and Wei E. I. Sha and Zhaoyang Zhang and Merouane Debbah and Chau Yuen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.03479},
year = {2022}
}