6G全息MIMO技术的综合研究：硬件设计与实现视角

《IEEE Open Journal of the Communications Society》：A Holistic Review of Holographic MIMO for 6G: Hardware Design and Implementation Perspectives

　　

摘要：

全息MIMO（HMIMO）天线正成为下一代无线网络的颠覆性技术，通过连续孔径调制和智能表面集成实现对电磁波传播的前所未有的控制。基于电磁全息原理，HMIMO系统能够实现动态波束成形、高空间复用和实时重构，超越了传统MIMO和大规模MIMO系统的能力。本文全面概述了HMIMO技术，重点介绍了其物理实现方式，包括基于超表面的设计、全息泄漏波天线（HLWAs）、动态超表面天线（DMAs）以及基于液晶的可重构架构。文章还探讨了先进的系统级集成技术，如混合波束成形、近场（NF）传播模型和光子辅助处理。通过综合最新进展，我们强调了HMIMO在实现可编程、节能且可扩展的通信环境中的作用，这些通信环境适用于6G及未来技术，包括智慧城市、空-地-海（SAGS）网络和安全防御系统等领域。最后，本文指出了硬件可扩展性、材料限制、环境鲁棒性和系统校准等方面的关键挑战，并为HMIMO支持的智能无线基础设施的实际部署提供了战略性的见解和研究方向。