利用惠克森超透性波导实现能效无线通信

下一代无线通信的野心包括高数据速率、低延迟、普及接入、确保可持续性（就能源和自然资源消耗而言），同时保持合理的实现复杂度。实现这些目标需要对细胞网络进行改革，特别是物理层和天线设计。在基站部署透射式超透性波导（metasurfaces）颇具吸引力，使其能够在辐射波域内进行波束成形，最小化对能源耗散的射频链的需求。尽管存在各种基于超透性波导的天线设计，但我们提议在基站使用惠克森超透性波导天线 (HMA)。惠克森超透性波导之所以引人注目，是因为它们利用惠克森等价原理，独立控制传输电磁波的�幅和相位。本文通过将电磁理论和信息论整合到一个统一的分析框架中，来探讨HMA在无线网络中的根本限制。具体而言，我们建模HMA的独特电磁特征并将其纳入信息论优化框架，以确定其可实现的最大总速率。通过构建捕捉HMA硬件约束和电磁特性影响的优化问题，我们量化了HMA辅助系统的信道容量。随后，我们在丰富的散射环境和现实的3GPP信道中，将HMA与相控阵和其他超透性波导天线进行比较，凸显了其在提升频谱效率和能源效率方面的潜力。