挑战性环境中的可重构智能表面：水下、地下、工业与灾害场景
信号处理
2022-06-23 v3 新兴技术
摘要
挑战性环境涵盖一系列场景，其共同之处在于：由于传播介质相关的多种损伤及信号散射增强，利用传统技术极难建立通信链路。具体而言，水下与地下介质已知会吸收电磁辐射，严重影响总体路径损耗。工业与灾害环境可视为丰富散射环境，伴随显著多径传播导致码间干扰与信号质量恶化。尽管在此类环境中设计通信网络（特别是物联网（IoT））的挑战为人所知，但尚无适用于所有这些应用的通用赋能器或解决方案。可重构智能表面（RIS）通过聚焦信号功率至期望方向以改善信号传播特性，从而使通信环境“智能化”。尽管 RIS 的通常应用与规避阻塞相关，但同一技术可用于降低多径影响，甚至通过被动波束成形部分补偿信号吸收。得益于 RIS 的有益特性，其在挑战性环境中的使用可成为上述赋能器及颠覆性技术。本文讨论 RIS 设备在水下 IoT、地下 IoT 以及工业 4.0 与应急网络中的潜在用例、部署策略与设计要点；此外，我们给出一种潜在硬件架构并推导预期信号质量。数值结果显示出高达每十倍距 20 dB 的显著性能增益。同时描述了在此背景下有待解决的新研究挑战。
引用
@article{arxiv.2011.12110,
title = {Reconfigurable Intelligent Surfaces in Challenging Environments: Underwater, Underground, Industrial and Disaster},
author = {Steven Kisseleff and Symeon Chatzinotas and Björn Ottersten},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.12110},
year = {2022}
}
备注
16 pages, 13 figures, published