在近场通信中利用STAR-RIS

可重构智能表面（RIS）是一项提供智能无线电环境的有前景的技术。与广泛研究的基于贴片阵列的RIS不同，本工作聚焦于基于超表面的RIS以及同时透射和反射（STAR）-RIS，其元件尺寸可达毫米甚至分子级别。对于这些精细的超表面结构，近场效应占主导地位，应采用连续的电流分布来捕捉其电磁响应，而非离散的相移矩阵。利用电流分布，我们提出了一种基于格林函数方法的信道模型。基于所提出的模型，我们对RIS和STAR-RIS进行了性能分析。1）对于仅透射/反射的RIS辅助单用户场景，推导了近场/远场边界和端到端信道增益的闭式表达式。然后，获得了自由度（DoF）和功率缩放定律。证明了近场信道比远场信道具有更高的自由度。同时证实，当通信距离增加到超过场边界时，近场功率缩放定律退化为众所周知的远场结果。2）对于STAR-RIS辅助的多用户场景，提出了三种实用的STAR-RIS配置策略，即功率分配（PS）、选择性元件分组（SEG）和随机元件分组（REG）策略。在纯近场区域和混合近场与远场区域内，推导了用户的信道增益。最后，数值结果证实：1）对于基于超表面的RIS，场边界取决于RIS和接收器的尺寸；2）在远场区域内，接收功率与元件数量呈二次方关系，而在近场区域内呈线性关系。