Traditional channel capacity based on one-dimensional time domain mismatches the four-dimensional electromagnetic fields, thus it cannot fully exploit the information in the spatial dimensions. Therefore, electromagnetic information theory based on the four-dimensional electromagnetic fields becomes necessary to reveal the fundamental theoretical capacity bound of the communication systems. Existing works on electromagnetic information theory focused on deterministic signals and degrees of freedom, which were unable to derive the capacity due to the lack of entropy definition. In this paper, we first model the communication between two continuous regions by random field. Then, we analyze a special case with parallel linear source and destination to derive the capacity bound. Specifically, for parallel infinite-length source and destination, we analyze the mutual information by spatial spectral density and derive the best current distribution on the source to achieve the maximum mutual information, i.e., the capacity. Then, we analyze the scenario with infinite-length source and finite-length destination. We use Mercer expansion to derive the mutual information between the source and the destination. Finally, for a practical model with finite-length source and destination, we analyze its Mercer expansion and reveal its connection with the infinite-length case. The capacity we analyzed reveals the theoretical limit of the communication rate between two continuous regions.


翻译:以一维时间域为基础的传统频道能力使四维电磁场不匹配,因此无法充分利用空间维度的信息。因此,基于四维电磁场的电磁信息理论对于揭示通信系统的基本理论约束是有必要的。现有的电磁信息理论工作侧重于确定信号和自由度,由于缺乏恒定定义,这些信号和自由度无法产生能力。在本文中,我们首先通过随机字段来模拟两个连续区域之间的通信。然后,我们分析一个具有平行线性源和目的地的特例,以获得能力约束。具体地说,对于平行的无限源和目的地,我们通过空间光谱密度分析相互信息,并从源上获取最佳的当前分布,以取得最大限度的相互信息,即能力。然后,我们用长源和长的目的地来分析情景。我们利用Mercer的扩展来获取源和目的地之间的相互信息。最后,我们分析一个具有定量源和目的地的实用模型,我们分析其Mercer扩展和显示其与无限案例的联系。我们分析了两个连续通信率的理论极限。

0
下载
关闭预览

相关内容

《计算机信息》杂志发表高质量的论文,扩大了运筹学和计算的范围,寻求有关理论、方法、实验、系统和应用方面的原创研究论文、新颖的调查和教程论文,以及描述新的和有用的软件工具的论文。官网链接:https://pubsonline.informs.org/journal/ijoc
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
85+阅读 · 2021年12月9日
【硬核书】树与网络上的概率,716页pdf
专知会员服务
72+阅读 · 2021年12月8日
【经典书】计算理论导论,482页pdf
专知会员服务
84+阅读 · 2021年4月10日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
CCF C类 | DSAA 2019 诚邀稿件
Call4Papers
6+阅读 · 2019年5月13日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
计算机类 | ISCC 2019等国际会议信息9条
Call4Papers
5+阅读 · 2018年12月25日
计算机类 | 期刊专刊截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年1月26日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Hierarchical Graph Capsule Network
Arxiv
20+阅读 · 2020年12月16日
Learning in the Frequency Domain
Arxiv
11+阅读 · 2020年3月12日
VIP会员
相关VIP内容
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
28+阅读 · 2019年5月18日
CCF C类 | DSAA 2019 诚邀稿件
Call4Papers
6+阅读 · 2019年5月13日
计算机 | CCF推荐期刊专刊信息5条
Call4Papers
3+阅读 · 2019年4月10日
IEEE | DSC 2019诚邀稿件 (EI检索)
Call4Papers
10+阅读 · 2019年2月25日
计算机类 | ISCC 2019等国际会议信息9条
Call4Papers
5+阅读 · 2018年12月25日
计算机类 | 期刊专刊截稿信息9条
Call4Papers
4+阅读 · 2018年1月26日
【计算机类】期刊专刊/国际会议截稿信息6条
Call4Papers
3+阅读 · 2017年10月13日
Auto-Encoding GAN
CreateAMind
7+阅读 · 2017年8月4日
强化学习族谱
CreateAMind
26+阅读 · 2017年8月2日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员