用于堆叠智能超表面（SIM）表征与优化的一种新型综合多端口网络模型

可重构智能表面（RIS）代表了下一代无线通信的变革性技术，能够对电磁波传播进行高级控制。虽然 RIS 已被广泛研究，但将 RIS 概念扩展到多层系统的堆叠智能超表面（SIM）在建模和优化方面提出了重大挑战。本研究通过引入一个针对 SIM 的优化框架来解决这些挑战，与以往方法不同，该框架基于一个不依赖特定假设的综合模型，从而使结果具有更广泛的适用性。我们首先提出了一个基于多端口网络理论的模型来表征一般的电磁协作对象（ECO），并推导了 ECO 优化框架。然后，我们将 SIM 作为具有特定架构的 ECO 引入，为各种配置下的 SIM 优化提供了见解，并讨论了每种情况相关的复杂性。最后，我们证明，当假设 SIM 各层之间为单向传播且忽略 SIM 单元之间的互耦合时，本工作所考虑的综合模型可简化为文献中传统使用的模型。为了评估这些假设的适用性，我们进行了一个专注于实现 2D DFT 的案例研究。在此背景下，我们强调这些假设在 SIM 模型与其在完整模型中描述的行为之间引入了显著的不匹配，使得这些近似不足以用于优化 SIM。相反，我们表明采用本文提出的完整模型可以获得优异的性能。