波束成形是使用具有高增益的定向窄波束,通过天线阵列将功率集中在最小的角度范围内进行发射和接收。它提供更好的覆盖范围和吞吐量、更高的信干噪比 (SINR),并且可用于跟踪用户。全息波束成形是一种利用软件定义天线 (SDA) 的先进波束成形方法。全息是指使用全息图通过天线实现波束控制,其中天线就像光学全息图中的全息板;来自无线电的射频信号流入天线的背面并散射到其正面,其中微小元件调整波束的形状和方向,如图 3 所示。与传统的相控阵或 MIMO 系统相比,SDA 更便宜、更小、更轻、功耗更低 [34]。由于 C-SWaP(成本、尺寸、重量和功率)被视为任何通信系统设计的主要挑战,因此在 HBF 中使用 SDA 将实现 6G 中灵活、高效的发送和接收。
引言大规模MIMO被认为是在现代无线通信系统(如5G NR及更高版本)中实现所需数据速率、带宽和可靠性的关键技术[1][2]。在基站(BS)中使用大型天线阵列(NT>64)可以显著提高信噪比(SNR),并通过指向特定位置的窄波束实现空间分集传输[3]。这两个特性使得在24至52 GHz的较高频带上进行毫米波通信变得可行[4]。事实上,它们是克服频谱较高部分传播路径损耗增加的有效方法[5][6]。然而,由于射频(RF)链数量的增加,大量天线也意味着更严格的硬件要求,从而导致更高的功耗[5]。从这个意义上讲,提高系统能源效率(EE)已成为主要关注点和活跃研究的重点。一般而言,大规模 MIMO 系统中的 EE 可以通过降低信号处理复杂度及其相关功耗,或通过提高硬件资源利用率 1 [7] 来改善。根据这一标准,[8] 和 [9] 提出了一种联合优化时域波束控制和峰均功率比 (PAPR) 降低的方法,其中计算复杂度显著降低,同时提高了功率放大器效率。然后,
摘要 多功能、可部署和可打包天线对于许多应用都非常重要,包括无人机、卫星通信(例如立方体卫星)和通用机载和星载通信系统。值得注意的是,这种天线为上述应用提供了新功能。在本文中,我们介绍了关于可折叠和物理可重构天线的新兴研究,这些天线可以改变其形状以适应和重新配置其电磁性能(例如工作频率、带宽、极化、波束宽度等)。 1. 简介 可重构、可调、多功能、可部署的天线系统已广泛用于支持无线通信系统的多种服务。电气和机械重构方法已经得到开发并应用于机载和星载系统的各种应用,例如通信、侦察、传感和能量收集 [1],[2]。最近推出的一类新的物理可重构天线是折纸天线 [3]。与传统天线相比,折纸天线具有独特的优势,例如性能可重构、可调性和高效存放。它们固有的电磁和机械多功能行为使它们适合便携式军事和太空应用,这些应用对空间要求严格(例如,小型卫星平台的空间限制)。此外,折纸天线变形的能力使得开发具有前所未有和变革性能力的新型电磁 (EM) 系统成为可能,例如:(a) 天线可以改变其几何形状,以根据时间调整其性能并实现多功能性,(b) 2-D 和 3-D 天线阵列可以改变其覆盖面积、形状和/或元件分离,以实现最佳波束成形、波束控制和扫描范围,以及 (c) 可重构频率选择表面可以改变其性能以支持可调和多功能天线和阵列的操作(见图 1)。[4] 中可以找到有关折纸天线和可展开电磁结构的最新评论。