Kanalabschätzung und Rekonstruktion im Fluidantennensystem: Überabtastung ist unerlässlich

Das Fluidantennensystem (FAS) hat sich kürzlich als vielversprechende Technologie für die kommende sechste Generation (6G) der drahtlosen Netzwerke herausgestellt. Im Gegensatz zu traditionellen Antennensystemen (TAS) mit fester Antennenposition führt FAS eine flexible Komponente ein, bei der das strahlende Element seine Position innerhalb eines vorab definierten Raums verschieben kann. Diese Fähigkeit ermöglicht es FAS, zusätzliche Diversität und Multiplexinggewinne zu erzielen. Um die Vorteile von FAS voll ausnutzen zu können, ist die Beschaffung von Kanalzustandsinformationen (CSI) über den vorab definierten Raum entscheidend. In diesem Papier untersuchen wir die Wechselwirkung zwischen einem Sender mit einer traditionellen Antenne und einem Empfänger mit einer Fluidantenne über ein elektromagnetisch konformes Kanalmodell. Wir befassen uns mit den Herausforderungen der Kanalabschätzung und -rekonstruktion unter Verwendung von Nyquist-Abtastung und Methoden der maximalen Wahrscheinlichkeitsabschätzung (MLE). Unsere Analyse zeigt einen grundlegenden Kompromiss zwischen der Genauigkeit des rekonstruierten Kanals und der Anzahl der geschätzten Kanäle, was darauf hindeutet, dass die halbwellenlange Abtastung für eine perfekte Rekonstruktion unzureichend ist und dass Überabtastung unerlässlich ist, um die Genauigkeit zu erhöhen. Trotz ihrer Vorteile kann die Überabtastung praktische Herausforderungen mit sich bringen. Folglich schlagen wir einen suboptimalen Abstandsbereich vor, der eine effiziente Kanalrekonstruktion ermöglicht. Darüber hinaus verwenden wir die MLE-Methode, um den Fehler der Kanalabschätzung durch ein spezifisches Vertrauensintervall (CI) zu begrenzen. Unsere Ergebnisse ermöglichen es uns, die minimale Anzahl geschätzter Kanäle und die Gesamtzahl benötigter Pilotensymbole für eine effiziente Kanalrekonstruktion in einem gegebenen Raum zu bestimmen. Schließlich untersuchen wir die Leistungsrate von FAS und TAS und zeigen, dass FAS mit unvollkommenem CSI TAS mit perfektem CSI übertreffen kann.