视距全息 MIMO 通信中的波数分复用

从波传播的基本原理出发，我们考虑两个空间连续体之间的通信系统的多输入多输出（MIMO）表示。这就是全息 MIMO 通信的概念。该分析考虑了外部源产生的电磁干扰以及对物理辐射功率的约束。将电磁 MIMO 模型具体化为视距条件下的一对平行线段。受正交频分复用启发，我们假设空间连续的发射电流和接收场使用傅里叶基函数表示。由此得到了一种波数分复用（WDM）方案，该方案并非最优但可高效实现。利用线性系统理论的常规工具，研究了不同系统参数（例如传输距离、波长以及源和接收机尺寸）在通信模式数量及其间干扰水平方面的相互作用。由于电磁信道在空间域上的非有限支撑，WDM 无法提供无干扰的通信模式。干扰随接收机尺寸增大而减小，且仅渐近地趋于零。因此，采用在波数域运行的不同数字处理架构来处理干扰。当接收机尺寸与传输距离相当时，最简单的实现提供了与采用注水法的奇异值分解架构相同的频谱效率。所开发的框架还用于表示经典 MIMO 系统并进行比较。结果表明，后者仅在使用更多射频链时才取得更好性能。