超大规模多入多出（xl-mimo）系统有效自由度（edof）研究：基于平面阵列与连续孔径的近场分析

本文探究了超大规模多入多出（XL-MIMO）系统在近场环境下的有效自由度（EDoF）。研究涵盖了两种典型的XL-MIMO硬件架构：基于均匀平面阵列（UPA）和连续孔径（CAP）的系统，并采用了两种具有代表性的近场信道模型：基于标量格林函数和考虑三极化的并矢格林函数模型。

针对基于UPA的XL-MIMO系统，本文通过离散信道矩阵分析其EDoF性能。而对于基于CAP的XL-MIMO系统，我们构建了一个全新的二维CAP平面EDoF性能分析框架，该框架基于渐近分析方法，并拓展了现有的一维CAP线段系统分析方法。

研究结果显示，随着天线数量的增加，UPA和CAP两种架构的XL-MIMO系统EDoF性能逐渐趋于一致。此外，信道多极化效应以及收发器物理尺寸的增大均有助于提升EDoF性能。

关键词： 超大规模多入多出（XL-MIMO），近场通信，有效自由度，极化效应

作者： 王哲¹²，章嘉懿*¹，易文慧¹，肖华华³，Dusit NIYATO²，艾渤¹

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单位： ¹北京交通大学电子信息工程学院，北京，中国，100044；²南洋理工大学计算机与数据科学学院，新加坡，639798；³中兴通讯移动网络与移动多媒体技术国家重点实验室，深圳，中国，518057

参考文献：

WANG Zhe, ZHANG Jiayi, YI Wenhui, XIAO Huahua, NIYATO Dusit, AI Bo. 2025. Effective degree of freedom for near-field plane-based XL-MIMO with tri-polarization. Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering, 25(12): 1723-1731. https://www.php.cn/link/eb98676e8ee16adce38796051a5cc7ff

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