Multiplexación por división de polarización de frecuencia espacial de la metasuperficie de información para una comunicación inalámbrica potente

Desde que se propusieron los conceptos de metasuperficies de codificación digital y metasuperficies programables en 2014, el mundo físico del electromagnetismo se ha conectado estrechamente con el mundo digital de la información, produciendo así las ventajas únicas de las comunicaciones inalámbricas basadas en metasuperficies.

En los últimos años, la propuesta y el desarrollo de metasuperficies de codificación en el dominio del tiempo (TDCM) y metasuperficies de codificación en el espacio-tiempo (STCM) han enriquecido aún más la modulación electromagnética y los esquemas de procesos digitales y los ámbitos de aplicación. Sin embargo, la mayoría de los sistemas de comunicación inalámbricos basados ​​en metasuperficies solo son aplicables para escenarios de polarización simple, y la capacidad de transmisión de información aún es limitada.

En un nuevo artículo publicado en Revista Nacional de Cienciasun equipo de científicos desarrolló un sistema de comunicación inalámbrico multiplexado por división de polarización de frecuencia y un sistema de comunicación inalámbrico multiplexado por división de polarización de frecuencia espacial basado en STCM anisotrópico.

Este estudio fue dirigido por el Prof. Tie Jun Cui y el Prof. Qiang Cheng del State Key Laboratory of Millimeter Waves, y el Prof. Shi Jin del National Mobile Communications Research Laboratory de la Universidad del Sureste. Los científicos diseñaron un STCM anisotrópico controlable de fase independiente de polarización de tipo reflexión.

Cuando las filas y columnas del STCM anisotrópico están polarizadas por diferentes secuencias de voltaje de control variables en el tiempo, la modulación multiplexada por división de polarización de frecuencia y la modulación multiplexada por división de polarización de frecuencia espacial pueden realizarse respectivamente.

Sobre esta base, los científicos validaron experimentalmente las capacidades de transmisión de datos en tiempo real de los sistemas de comunicación inalámbrica multiplexada por división de polarización de frecuencia y división de polarización de frecuencia espacial, lo que confirma la viabilidad de las arquitecturas de comunicación inalámbrica propuestas.

Primero, los científicos convirtieron dos señales de banda base en secuencias de voltaje de control que varían linealmente en el tiempo con diferentes pendientes, respectivamente, y las aplicaron a dos canales de polarización del STCM anisotrópico. De esta manera, dos señales de banda base se pueden modular en canales de frecuencia armónica y polarización diferentes, realizando la modulación multiplexada por división de polarización de frecuencia.

Además, al introducir diferentes gradientes de retardo en las secuencias de voltaje de control de dos canales de polarización, los haces armónicos en dos direcciones de polarización pueden dirigirse a direcciones específicas respectivamente, realizando así modulaciones multiplexadas por división de polarización de frecuencia espacial. Para las validaciones experimentales, estos científicos resumieron los resultados de la siguiente manera:

«En primer lugar, instalamos un sistema de comunicación inalámbrica multiplexada por división de polarización de frecuencia en un entorno interior y realizamos las transmisiones independientes y sincrónicas de dos videos de resolución de 480p a través de este sistema de comunicación. Posteriormente, configuramos un sistema de comunicación inalámbrica de polarización de frecuencia espacial. sistema de comunicación inalámbrica multiplexada por división, y se dieron cuenta de las transmisiones de datos independientes y sincrónicas hacia dos direcciones diferentes especificadas», escriben los investigadores.

«En comparación con los antiguos sistemas de comunicación inalámbrica basados ​​en la metasuperficie, nuestra propuesta mejora la capacidad del canal y la utilización del espacio mediante el uso de la multiplexación por división de polarización de frecuencia espacial, que proporciona un esquema de bajo costo y alta integración para construir la colaboración de múltiples usuarios. redes de comunicación inalámbricas», dijeron los científicos.