Antenas Metasuperfícies Dinâmicas em Escala Extremamente Grande (XL-DMAs): Modelagem de Campos Próximos e Estimativa de Canal

As antenas metasuperfícies dinâmicas (DMAs) representam uma nova arquitetura de array de transceptor para comunicações em escala extremamente grande (XL), oferecendo as vantagens de consumo de energia reduzido e custos de hardware mais baixos em comparação com arrays convencionais. Este artigo se concentra na estimativa de canal em campo próximo para XL-DMAs. Começamos analisando as características em campo próximo de arrays planos uniformes (UPAs) e introduzindo o modelo Oblong Approx. Este modelo desacopla parâmetros de elevação-azimute (EL-AZ) para XL-DMAs, proporcionando um meio eficaz de caracterizar o efeito de campo próximo. Ele oferece expressões matemáticas mais simples do que o modelo de expansão de Taylor de segunda ordem, mantendo erros de modelo desprezíveis para arrays em forma oblonga. Com base no modelo Oblong Approx., propomos uma estrutura de estimativa desacoplada de EL-AZ que envolve estimativa de parâmetros em campos próximos e distantes para direções AZ/EL e EL/AZ, respectivamente. O primeiro é formulado como um problema de sensoriamento compressivo distribuído, abordado usando o algoritmo proposto de mínimos quadrados ortogonais distribuídos fora da grade, enquanto o segundo envolve uma busca paralelizável direta. Crucialmente, ilustramos a viabilidade da estimativa desacoplada de EL-AZ para UPAs em campo próximo, exibindo um desempenho considerável e complexidade linear correlacionada com o número de elementos da metasuperfície. Além disso, projetamos um método de otimização de matriz de medição com a restrição lorentziana em DMAs e destacamos a degradação do desempenho da estimativa resultante dessa restrição.