用于重构无线环境的柔性智能超表面

柔性智能超表面（FIM）技术在提高无线网络的频谱效率和能量效率方面具有巨大潜力。与传统的刚性可重构智能表面（RIS）不同，FIM由能够在独立调节电磁信号的同时沿垂直于表面方向灵活调整位置的单元阵列组成。与传统刚性超表面相比，FIM能够改变表面形状以获得更好的信道条件。在本文中，我们研究了由透射型FIM辅助的单输入单输出（SISO）和多输入单输出（MISO）通信系统。在SISO场景中，我们联合优化FIM相移矩阵和表面形状以最大化端到端信道增益。首先，我们推导出每个试探性FIM表面形状的最优相移矩阵，将高维非凸优化问题分解为多个一维子问题。然后，我们利用粒子群优化（PSO）算法和多区间梯度下降（MIGD）方法更新FIM的表面形状以最大化信道增益。在MISO场景中，我们联合优化发射波束赋形、FIM表面形状和相移矩阵以最大化信道增益。为了解决这个具有多个高度耦合变量的复杂问题，提出了一种高效的交替优化算法。仿真结果表明，FIM相比传统RIS显著提升了信道增益，并表现出对多径信道的良好适应性。