打破近场通信障碍：聚焦、弯曲或空气相位阵列？

为满足6G网络中高数据率和普及连接性的要求，采用更高的频率和更大的阵列孔径以增强空间分辨率和频谱效率。这种演变导致近场区域的扩大，在该区域内球面波聚焦可显著提升接收功率。然而，近场环境中障碍物的普遍存在使得在受阻场景下的通信构成关键挑战，尤其是对于高频率且穿透损耗大的敏感链接。为此，本文提出一种新型波形，称为近场空气相位束 (near-field Airy beam)，其针对受阻近场信道的�幅和相位特征进行设计。通过将非均匀�幅响应与非线性相位轮廓相结合，所提出的空气相位束形成特定的弯曲轨迹、能量分布和焦点，使其在绕过障碍物后仍能在用户处集中能量。还开发了用于混合型波束赋形器的空气相位束算法。考虑到障碍物和用户位置未知的实际情况，我们设计了空气相位束码book和低开销的分层搜索方案，以识别最佳用户对准波束。仿真结果表明，在受阻环境下，近场空气相位束相对于传统波形（如聚焦波和弯曲波）实现3 dB以上的接收功率提升，接近理论上限。跨越mmWave至THz频段及各种障碍尺寸，该波束训练方案在频谱效率方面 consistently 优于传统方法，同时保持相当的训练开销。