Gestapelte intelligente Metasurface ermöglicht Nahfeld-Multiuser-Bündelung im Wellenbereich

Intelligente Oberflächen stellen eine bahnbrechende Technologie dar, die in der Lage ist, den drahtlosen Kanal kosteneffizient anzupassen. Die bestehenden Arbeiten konzentrieren sich jedoch in der Regel auf planare Wellenfronten und vernachlässigen die Eigenschaften der sphärischen Wellenfront im Nahfeld, die durch große Array-Öffnungen und hohe Betriebsfrequenzen im Terahertz (THz) verursacht werden. Darüber hinaus fehlt der einkapselbaren, umkonfigurierbaren intelligenten Oberfläche (RIS) die Signalverarbeitungsfähigkeit, um die Rechenkomplexität an der Basisstation (BS) zu verringern. Um dieses Problem anzugehen, führen wir eine neuartige gestapelte intelligente Metasurface (SIM) ein, die aus einem Array programmierbarer Metasurface-Schichten besteht. Die SIM zielt darauf ab, die konventionelle digitale Basisbandarchitektur zu ersetzen, um Rechenaufgaben mit extrem niedriger Verarbeitungsverzögerung auszuführen, obwohl dies mit einer reduzierten Anzahl von hochfrequenten (RF) Ketten und niederauflösenden digitalen Analogwandlern einhergeht. In diesem Papier präsentieren wir ein SIM-unterstütztes Multiuser-Mehrfacheingang-Einzelausgang (MU-MISO) Nahfeldsystem, bei dem die SIM in die BS integriert ist, um die Bündelung im Wellenbereich durchzuführen und einen End-to-End-Kanal mit minimierter Interferenzen zwischen den Benutzern zu gestalten. Schließlich zeigen die numerischen Ergebnisse, dass die Nahfeldkommunikation eine überlegene räumliche Verstärkung gegenüber dem Fernfeld erreicht und die SIM die Interferenz zwischen den Benutzern effektiv unterdrückt, während die drahtlosen Signale hindurchpropagieren.