Spectral Efficiency Analysis of Near-Field Holographic MIMO Over Ricean Fading Channels
Notice bibliographique
Résumé
The core idea of holographic MIMO (HMIMO) is to densely deploy numerous antenna elements within a given aperture size. However, with the denser distribution of antenna elements, stronger mutual coupling effects would kick in among antenna elements, which would eventually affect the communication performance. Meanwhile, as the holographic array usually has large physical size, the possibility of near-field communication increases. This paper investigates a near-field multi-user downlink HMIMO system and characterizes the spectral efficiency (SE) under the mutual coupling effect over Ricean fading channels. Both perfect and imperfect channel state information (CSI) scenarios are considered. (i) For the perfect CSI case, the mutual coupling and radiation efficiency model are first established. Then, a closed-form SE expression is derived under maximum ratio transmission (MRT). By comparing the SE between the cases with and without mutual coupling, it is unveiled that the system SE with mutual coupling might outperform that without mutual coupling in the low transmit power regime for a given aperture size. Moreover, it is also unveiled that the inter-user interference cannot be eliminated unless the physical size of the array increases to infinity. Fortunately, the additional distance term in the near-field channel can be exploited for the inter-user interference mitigation, especially for the worst case, where the users’ angular positions overlap to a great extent. (ii) For the imperfect CSI case, the channel estimation error is considered for the derivation of the closed-form SE under MRT. It shows that in the low transmit power regime, the system SE can be enhanced by increasing the pilot power and the antenna element density, the latter of which will lead to severe mutual coupling. In the high transmit power regime, increasing the pilot power has a limited effect on improving the system SE. However, increasing the antenna element density remains highly beneficial for enhancing the system SE. Finally, both analytical and simulation results confirm that reducing the antenna spacing will be accompanied by significant mutual coupling effects, which may potentially enhance the system SE. However, this enhancement is ultimately limited by the radiation efficiency of the antennas and the physical size of the array.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».