《表1 空间能量分布随发射源数量而变》

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《针对5G/B5G的大规模MIMO系统射频前端设计》

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P：功率密度

对于传统的单收单发（SISO）移动通信系统来说，已知给定接发收天线位置后、空间中的能量分布是固定且可以已知的（这是利用移动通信来进行定位的前提假设），但是在大规模MIMO情形下，根据惠根斯原理，这些天线单元辐射出来的电磁场能量将会在空间中产生干涉现象（犹如光的干涉条纹一样）。众所周知，完全等同的多点源产生的水波存在干涉现象。由于标量水波和标量无线电波都满足同样的数学方程式——波动方程，所以两者的波形具有可类比性。在大规模MIMO条件下，空间中电磁波的能量分布将随点源的数量和点源的位置等的不同而具有不同的空间变化特征。当每一个独立点源的输出幅度也随时间变化时（比如，对于一个给定的大规模MIMO系统，根据使用环境的需求动态开启不同数量的射频通道、功放偏置电压的波动导致各路射频输出功率幅度发生波动），空间中的总电磁波能量分布就成为一个随时间和空间以及点源数量变化的函数。这些参量是动态变化的（准随机的）、无法事先预测的。也就是说，从接收端（观测）的角度看到某一点的能量强度后，无法确定该位置所检测到的能量幅度的变化，是由单点源辐射出的功率变化导致的，还是由不同数量的多点源辐射叠加后造成的（这是与传统的SISO系统所不同的）。为了更好地定量描述这个现象，我们假设只有3个同频不同幅度的点源，它们辐射的最大功率密度分别是P1=100 W/m2、P2=25 W/m2、P3=16 W/m2，则在空间中的最大（亮斑）和最小（暗斑）能量会随着发射天线开启的数量而变化（如表1所示）。