Multiplexage espace-fréquence-polarisation-division de métasurface d’informations pour une communication sans fil puissante

Depuis que les concepts de métasurfaces à codage numérique et de métasurfaces programmables ont été proposés en 2014, le monde physique de l’électromagnétisme est étroitement lié au monde numérique de l’information, produisant ainsi les avantages uniques des communications sans fil basées sur les métasurfaces.

Ces dernières années, la proposition et le développement de métasurfaces de codage dans le domaine temporel (TDCM) et de métasurfaces de codage spatio-temporel (STCM) ont encore enrichi les schémas de modulation électromagnétique et de processus numériques et les domaines d’application. Cependant, la plupart des systèmes de communication sans fil basés sur les métasurfaces ne s’appliquent qu’aux scénarios à polarisation unique, et la capacité des informations transmises est encore limitée.

Dans un nouvel article publié dans Examen scientifique nationalune équipe de scientifiques a développé un système de communication sans fil multiplexé par division de polarisation de fréquence et un système de communication sans fil multiplexé par division de polarisation de fréquence spatiale basé sur STCM anisotrope.

Cette étude a été dirigée par le professeur Tie Jun Cui et le professeur Qiang Cheng du State Key Laboratory of Millimeter Waves, et le professeur Shi Jin du National Mobile Communications Research Laboratory de l’Université du Sud-Est. Les scientifiques ont conçu un STCM anisotrope contrôlable en phase indépendant de la polarisation de type réflexion.

Lorsque les rangées et les colonnes du STCM anisotrope sont polarisées par différentes séquences de tension de commande variant dans le temps, la modulation multiplexée par division de polarisation de fréquence et la modulation multiplexée par division de polarisation de fréquence spatiale peuvent être réalisées respectivement.

Sur cette base, les scientifiques ont validé expérimentalement les capacités de transmission de données en temps réel des systèmes de communication sans fil multiplexés par division de polarisation de fréquence et de polarisation de fréquence spatiale, ce qui confirme la praticabilité des architectures de communication sans fil proposées.

Tout d’abord, les scientifiques ont converti deux signaux de bande de base en séquences de tension de commande variant linéairement dans le temps avec des pentes différentes, respectivement, et les ont appliqués à deux canaux de polarisation du STCM anisotrope. De cette manière, deux signaux en bande de base peuvent être modulés sur différents canaux de polarisation et de fréquence harmonique, réalisant la modulation multiplexée par répartition en polarisation de fréquence.

De plus, en introduisant différents gradients de retard dans les séquences de tension de commande de deux canaux de polarisation, les faisceaux harmoniques dans deux directions de polarisation peuvent être dirigés vers des directions spécifiées respectivement, réalisant ainsi les modulations multiplexées par division de polarisation de fréquence spatiale. Pour les validations expérimentales, ces scientifiques ont résumé les résultats comme suit :

“Tout d’abord, nous avons mis en place un système de communication sans fil multiplexé par division de polarisation de fréquence dans un environnement intérieur, et réalisé les transmissions indépendantes et synchrones de deux vidéos de résolution 480p via ce système de communication. Par la suite, nous avons mis en place un espace-fréquence-polarisation- système de communication sans fil multiplexé par division et réalisé les transmissions de données indépendantes et synchrones vers deux directions spécifiées différentes », écrivent les chercheurs.

“Par rapport aux anciens systèmes de communication sans fil basés sur la métasurface, notre proposition améliore la capacité des canaux et l’utilisation de l’espace en utilisant le multiplexage par division de polarisation de fréquence spatiale, qui fournit un schéma à faible coût et à haute intégration pour la construction de la collaboration multi-utilisateurs. réseaux de communication sans fil », ont déclaré les scientifiques.