研究報(bào)告2年11月CopyrightNotification制及通過(guò)任何媒體傳播?2022IMT-2030(6G)推進(jìn)組版權(quán)所有的研究分析，報(bào)告認(rèn)為盡管智能全息無(wú)線電已經(jīng)有一定的理論和模型支撐，但是仍缺乏系統(tǒng)的鏈路性能仿真，且為滿足靈活性、低延遲、功耗和復(fù)雜性方面的要求，需要將部分信號(hào)處理從數(shù)字層面轉(zhuǎn)移到電磁層面(引入光學(xué)計(jì)算或超表面作為計(jì)算單元)，將帶來(lái)算法和異構(gòu)計(jì)算無(wú)縫融合方面的挑戰(zhàn)。報(bào)告最后對(duì)智能全息無(wú)線電后續(xù)的工作提出了具體建議，重點(diǎn)在全息空中接口的鏈路級(jí)性能仿真和驗(yàn)證、全息空間譜復(fù)用和解復(fù)用算法(如K空間信道化等)優(yōu)化、以及層次化異構(gòu)信號(hào)處理架構(gòu)的仿真與驗(yàn)證等。報(bào)告第一章為概述；第二章介紹了智能全息無(wú)線電的基礎(chǔ)原理、系統(tǒng)架構(gòu)和模型；第三章分類(lèi)闡述了智能全息無(wú)線電潛在應(yīng)用場(chǎng)景與可能的技術(shù)需求；第四章重點(diǎn)討論了智能全息無(wú)線電的潛在關(guān)鍵技術(shù)；第五章簡(jiǎn)述了原型驗(yàn)證系統(tǒng)；第六章主要描述智能全息無(wú)線電的技術(shù)成熟度、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和研究動(dòng)態(tài)；第七章為總結(jié)、展望及后續(xù)工作 2 2.3.3基于編碼孔徑相關(guān)性(CodedApertureCorrelation)的全息無(wú)線 3.1動(dòng)態(tài)譜地圖(5DMapping) 31 3.3室內(nèi)環(huán)境下的全息RF層析成像(RF-CT) 33 4.3.3大規(guī)模分布式相干天線的全息孔徑合成(合成全息)以及全息 圖2-12(a)基于惠更斯超表面天線的散射場(chǎng)推導(dǎo)及(b)利用頻域調(diào)制超表面天線實(shí)現(xiàn) 徑相關(guān)性(CodedApertureCorrelation)的全息無(wú)線電原理 26 TCA慮直射徑) 29TCA慮反射徑) 29 圖3-1動(dòng)態(tài)譜地圖(5DMapping) 32 圖3-6機(jī)器人或智能車(chē)輛不同的動(dòng)態(tài)分布情況下全息無(wú)線電AP(H-AP)生成的RF焦點(diǎn)云(FocusClouds)的動(dòng)態(tài)分布 36 圖5-2面向全息無(wú)線電的原型系統(tǒng)的光子引擎框架之一(光計(jì)算作為主處理器).53器) 54全息無(wú)線電的原型系統(tǒng)的RF光子前端框架之一(通用型) 55圖5-5面向全息無(wú)線電的原型系統(tǒng)的RF光子前端框架之二(全譜通信感知融合型)..........................................................................................................557電概述 (1)隨著人口紅利和流量紅利的遞減，未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將更多地從2C業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)向2B G無(wú) (4)為了適應(yīng)飛機(jī)、輪船和火車(chē)的超寬帶需求，空間和地面網(wǎng)絡(luò)將需要互連和整 (5)在碳達(dá)峰和碳中和的大背景下，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能減排將是未來(lái)行業(yè)創(chuàng)新的重8色移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，以滿足海量高性能智能超級(jí)終端的高效數(shù)據(jù)交互和計(jì)算協(xié)同需求。同時(shí)，智能駕駛和智能工業(yè)革命也對(duì)6G提出了核心需求，將催生出包括泛在移動(dòng)超寬帶 (ubiquitousmobileultra-broadband，uMUB)、超寬帶低時(shí)延(ultra-broadbandwithlowlatency，uBBLLC)和超高數(shù)據(jù)密度(ultra-highdatadensity，uHDD)等業(yè)務(wù)類(lèi)別在內(nèi)的I是一種非線性相干。因此，通向6G的無(wú)線通信將面臨一次“相干性躍遷(Coherence躍遷能夠通過(guò)空間頻譜全息和空間波場(chǎng)合成對(duì)全物理空間的電磁場(chǎng)進(jìn)行全閉環(huán)地精準(zhǔn)調(diào)制9到HR(HolographicRadio)，再到QR(QuantumRadio)完美演繹。型基礎(chǔ)原理全息無(wú)線電是通過(guò)干涉測(cè)量和計(jì)算全息技術(shù)實(shí)現(xiàn)電磁空間的重構(gòu)(上行)和調(diào)控(下]。 (a)光學(xué)全息(b)全息無(wú)線電(RF全息)如耦合天線陣列(TCA)。通過(guò)倒裝片技術(shù)將單行載波光電探測(cè)器(UTC-PD)鍵合在天線的復(fù)用空間(傳統(tǒng)的大規(guī)模MIMO是一個(gè)離散的孔徑和有限的波束空間)。圖2-2mMIMO束空間與全息無(wú)線電空間對(duì)比Kirchoff積分來(lái)描述的。此外，全息無(wú)線電采用全息干涉成像來(lái)獲得射頻發(fā)射源(UE)圖2-3全息無(wú)線電與大規(guī)模MIMO的比較頻譜全息和空間波場(chǎng)合成可以在全閉環(huán)中對(duì)整個(gè)物理空間的電磁場(chǎng)進(jìn)行精確調(diào)制和調(diào)智能全息無(wú)線電系統(tǒng)架構(gòu).1基于連續(xù)孔徑有源天線陣列的全息無(wú)線電系統(tǒng)架構(gòu)種超高相干性也有利于信號(hào)直接在光域中進(jìn)行處理?？紤]到光計(jì)算更適合于線性計(jì)算，空?qǐng)D2-4基于大規(guī)模陣列天線的全息無(wú)線電系統(tǒng)架構(gòu)圖2-5上下行空間波場(chǎng)合成和空間頻譜全息可以表示成一種矩陣-向量乘法，從而可以有效地使用RIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)。也就是說(shuō)我們圖2-6基于RIS+離散孔徑有源天線陣的全息無(wú)線電系統(tǒng)架構(gòu)S輻射矢量場(chǎng)。通常卷積也是卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(CNN)常用的工具，因此全息RF計(jì)算(或全息即智能(HaaC/HaaI)”。到空中計(jì)算的范式。從數(shù)學(xué)上講，在自由空間中傳播的波可用基爾霍夫衍射積分 (Kirchhoffdiffractionintegral)來(lái)描述，這相當(dāng)于讓該場(chǎng)與一個(gè)固定的核(kernel)執(zhí)行CNNCNN最常用的.3基于分布式天線或蠕蟲(chóng)孔徑的全息無(wú)線電系統(tǒng)架構(gòu)UAV圖2-7基于分布式天線或蠕蟲(chóng)孔徑的全息無(wú)線電系統(tǒng)架構(gòu)獨(dú)特的孔徑，即蠕蟲(chóng)孔徑(SwarmAperture)。蠕蟲(chóng)孔抗干擾能力。蠕蟲(chóng)孔徑可以實(shí)現(xiàn)RF合成全息(SyntheticHolography)，關(guān)于合成RF全中詳細(xì)討論。在蠕蟲(chóng)孔徑中，如果它們的射頻路徑可以以某種方式同步和RF使辨率。相干光學(xué)或光纖分布式天線系統(tǒng)為蠕蟲(chóng)孔徑的定位和同步提供了最佳解決方案，I物理層的人工智能。基于分層的異構(gòu)AI體系結(jié)構(gòu)的全UGPU的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器的譜計(jì)算單元。圖2-8是面盡管神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理通常是使用傳統(tǒng)的GPU執(zhí)行的，但對(duì)于6G作為全譜和多用途AI系統(tǒng)中，首先通過(guò)嵌入在圖2-8面向全息無(wú)線電的層次化的異構(gòu)光電計(jì)算和光電AI系統(tǒng)架構(gòu)但是，使用GPU而不是光子對(duì)應(yīng)物進(jìn)行訓(xùn)練通常會(huì)使過(guò)程更準(zhǔn)確，因此譜計(jì)算單理論與建模通信系統(tǒng)。它還允許電磁具有任意空間頻率分量的波在沒(méi)有旁瓣的情況下產(chǎn)生和檢測(cè)。息無(wú)線電系統(tǒng)的波前成形(WavefrontShaping)架構(gòu)和可行的設(shè)計(jì)也是必不可少的。再.1全息無(wú)線電近場(chǎng)理論與信道建模波圖2-9近場(chǎng)傳播判據(jù)和傳播特性比較型，而不是原來(lái)的平面波近似模型。而且為了更精確的表征和探測(cè)球面波的波前相位，根據(jù)惠更斯原理一個(gè)連續(xù)孔徑的天線陣也自然是必然的選擇。傳統(tǒng)的波束成型 (Beamforming)將演變成波前成形(WavefrontShaping)。.1基于波數(shù)域平面波展開(kāi)的信道建模.2基于角度域擴(kuò)展函數(shù)的信道建模是信道構(gòu)造中并沒(méi)有顯式的用發(fā)送/接收波矢量和波數(shù)域信道表示，而是在角度域上用.3基于特征函數(shù)的信道建模根據(jù)格林函數(shù)，電流密度函數(shù)和產(chǎn)生的電場(chǎng)可以用一個(gè)核函數(shù)聯(lián)系，這個(gè)核函數(shù)與D.1.4信道估計(jì) (a)采樣點(diǎn)僅與角度相關(guān)(b)采樣點(diǎn)與距離和角度有關(guān).5全息無(wú)線電的有效自由度實(shí)的系統(tǒng)尺寸和有限的輸入端口，這導(dǎo)致時(shí)域傅里葉變換難以進(jìn)行并行處理。相比之下，adE9=-jEin(2n)DxDycosp(1+cos9)e-jkrs波數(shù)。通過(guò)忽略高階項(xiàng)，惠更斯超表面振子與觀測(cè)點(diǎn)rs之間的距離可以描述為rs=r-mDxsin9cosp-nDysin9sinp。對(duì)于具有M×N個(gè)超穎振子的超表面，透射空間中的電EfpjcosppsinpDxDyejkrEinmnejkmDxsincospnDysinsinp.5)Ef(9,0)=1+29DxDyEa(sx,sy)m=0n=0m=0n=0sxkDxsincos0，sy=kDysinθcos0。投影電場(chǎng)強(qiáng)度分布可分為兩部分，其一是a (θ和0)在球坐標(biāo)系中描述時(shí)與電場(chǎng)分布在笛卡爾坐標(biāo)系中描述時(shí)的相互關(guān)系。圖2-12(b)給出了利用頻域調(diào)制超表面天線實(shí)現(xiàn)傅里葉變換的示意圖。圖2-12(a)基于惠更斯超表面天線的散射場(chǎng)推導(dǎo)及(b)利用頻域調(diào)制超表面天線實(shí)現(xiàn)傅里葉變換布可以m=0n=0m=0n=0mm(2.8)化。于在空間頻域本征模信號(hào)與原始模式信號(hào)的乘積。用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)，可以寫(xiě)成F-1{exp[-成:更明確的數(shù)學(xué)表達(dá)如公式(2.9)所示：==m=0n=0m=0n=0m=0n=0sin9~cos0~=sin9cos0-sin90cos00(2.10)sin9~sin0~=sin9sin0-sin90sin00振子在頻域的放大可以通過(guò)增加振子個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。假設(shè)經(jīng)放大后的變換相位分布為=m=0n=0m=0n=0m=0n=0m=0n=0sin9~cos0~=sin9cos0a(2.12)縮放操作的機(jī)制證明了傅里葉域中的擴(kuò)展(壓縮)可以誘導(dǎo)空間域中的壓縮(擴(kuò)展)，可。2.3.3基于編碼孔徑相關(guān)性(CodedApertureCorrelation)的全息無(wú)線電理論編碼孔徑相關(guān)全息(COACH)技術(shù)是一種基于與傳統(tǒng)全息技術(shù)完全不同的非干涉HHF圖2-13基于編碼孔徑相關(guān)性(CodedApertureCorrelation)的全息無(wú)線電原理3.4基于高性能射線跟蹤的全息無(wú)線電信道建模從信道建模的角度而言，只要能對(duì)連續(xù)孔徑的緊耦合天線陣(Tightlycoupledarray,道沖激響應(yīng)(Channelimpulseresponse,CIR)進(jìn)行聯(lián)合處理，即可得到全息無(wú)線電鏈路RTTUT站用戶界面(WebUI)允許用戶上圖2-17TCA振子接收信號(hào)相位(只考慮直射徑)圖2-18TCA振子接收信號(hào)相位(只考慮反射徑)17)，只考慮反射徑(圖2-18)，考慮直射徑與反射徑在振子處的相干疊加(圖2-19)。圖2-19TCA振子接收信號(hào)相位(考慮直射徑和反射徑在振子處的相干疊加后的信號(hào))本章小結(jié)非常相似。對(duì)于全息無(wú) (SwarmAperture)等。在相干分布式天線或蠕蟲(chóng)孔徑中，每個(gè)天線的射頻路徑以某種息(SyntheticHolography)實(shí)現(xiàn)全息無(wú)線電。理論和建模上，上行鏈路通過(guò)空間譜全息或編碼的孔徑相關(guān)全息(COACH)實(shí)現(xiàn)全空間的全維調(diào)制與調(diào)控，并將全息無(wú)線電(或全息空口)概念和卷積定理結(jié)合在一起，同時(shí)將部分信號(hào)處理從數(shù)字層面轉(zhuǎn)移到電磁層面(引入光學(xué)計(jì)算或超表面作為計(jì)算單。用例G，andwithLowLatencyuBBLLC和超高數(shù)據(jù)密度(ultra-HighDataDensity，uHDD)等業(yè)務(wù)類(lèi)別在內(nèi)的應(yīng)用場(chǎng)景。匹配這信、感知和計(jì)算的端到端協(xié)同設(shè)計(jì)[7]。智能全息無(wú)線電被認(rèn)為是應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)的關(guān)鍵使能技術(shù)之一。例如，在支持5D-Mapping電磁環(huán)境，能制造的微尺度3D網(wǎng)覆3.1動(dòng)態(tài)譜地圖(5DMapping)十GHz的動(dòng)圖3-1動(dòng)態(tài)譜地圖(5DMapping) F (4)識(shí)別無(wú)線電頻率干擾，協(xié)助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商更有效地利用頻譜并 聯(lián)網(wǎng)以及智慧城市中的全息接入點(diǎn)(H-AP)部署場(chǎng)景束全息接入點(diǎn)(H-AP)可以同時(shí)在智慧城市中實(shí)現(xiàn)無(wú)線信息傳輸(WIT)和無(wú)線能量傳輸CotaPowerTable具、人或?qū)櫸?還可以在它們周?chē)皬澢?利用多徑信號(hào))。即圖3-2超低功耗物聯(lián)網(wǎng)以及智慧城市中的全息接入點(diǎn)(H-AP)部署場(chǎng)景3.3室內(nèi)環(huán)境下的全息RF層析成像(RF-CT)RFK圖3-3全息無(wú)線電層析成像應(yīng)用場(chǎng)景、感知和成像融合應(yīng)用場(chǎng)景電磁頻譜逐漸成為稀缺資源,電磁環(huán)境變得愈加復(fù)雜。多模式信息系統(tǒng)(遙感、通RF3-4。因此，全圖3-4全息無(wú)線電內(nèi)生的全譜通信感知融合能工廠的超高數(shù)據(jù)密度并行無(wú)線數(shù)據(jù)總線不的MaaS(移動(dòng)即服務(wù))和MaaM(移動(dòng)即制造)業(yè)務(wù)。智能汽車(chē)一方面作為一個(gè)“超級(jí)智能終端”和計(jì)算節(jié)點(diǎn)不僅需要高速總線式無(wú)線鏈的動(dòng)態(tài)分布適配不同的RF焦點(diǎn)云(FocusClouds)分布。每個(gè)RF焦點(diǎn)承載不同的高速動(dòng)態(tài)分布情況下全息無(wú)線電AP(H-AP)生成的RF焦點(diǎn)云(FocusClouds)的動(dòng)態(tài)分布。圖3-5基于毫米波或太赫茲的高密度混合光纖無(wú)線總線機(jī)器人或智能車(chē)輛不同的動(dòng)態(tài)分布情況下全息無(wú)線電AP(H-AP)生成的RF焦點(diǎn)云(FocusClouds)的動(dòng)態(tài)分布輸入光通過(guò)光纖注入光電二極管高功率光電二極管驅(qū)動(dòng)電流片中每個(gè)天線振子光電二極管耦合天線輸入光通過(guò)光纖注入光電二極管高功率光電二極管驅(qū)動(dòng)電流片中每個(gè)天線振子光電二極管耦合天線電二極管實(shí)現(xiàn)高功率的光輸入以及對(duì)高頻、微米級(jí)光電二極管進(jìn)行魯棒、高效的校準(zhǔn)， 光電探測(cè)器圖4-2基于UTC-PD和EOM的連續(xù)孔徑有源天線陣列等效電路模型DUTCPDEOM天線陣列利用倒裝芯片技術(shù)將大功率通過(guò)先進(jìn)的UTC-PD緊耦合天線陣技術(shù)形成的空間連續(xù)孔徑來(lái)傳輸和接收無(wú)線電2微波光子前端與光學(xué)信號(hào)處理的透明融合實(shí)圖4-3微波光子變換與傳輸系統(tǒng).1微波/光波高保真映射變換技術(shù)在微波/光波高保真映射變換的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，微波光域變頻采用高效電光調(diào)制將微實(shí)現(xiàn)全孔徑微波天線陣元信號(hào)的光域線性映射變換(時(shí)延、空間、幅度、相位保持一致性)，從而保證微波天線接收的目標(biāo)回波波束被高保真地映射到相應(yīng)的陣列光學(xué)天線輸方于應(yīng)的本振齒線并進(jìn)行光放大。最后將兩根齒線輸入到IQ解調(diào)模塊進(jìn)行相干接收，該解調(diào)模塊由一個(gè)90度光耦合器和兩個(gè)平衡光電探測(cè)器組成，最后對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行。圖4-4基于雙相干光頻梳的信道化接收技術(shù)2微波/光波高保真?zhèn)鬏敿夹g(shù)為保證微波天線接收的目標(biāo)回波波束被高保真地映射到相應(yīng)的陣列光學(xué)天線輸出它將射頻信號(hào)直接調(diào)制到光波上，經(jīng)過(guò)光纖傳輸后，在接收端再將其恢復(fù)成原始的RFCentralOfficeCO遠(yuǎn)端天線單元(RemoteAntennaUCO圖4-5典型的光載RF傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相較于同軸電纜，光纖具有重量輕、損耗低(單模光纖的損耗通常在0.2dB/km左右)等優(yōu)點(diǎn)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，可以利用光纖將無(wú)線信號(hào)拉遠(yuǎn)至不同的地理位置，電子瓶頸與電磁干擾的同時(shí)也帶來(lái)系統(tǒng)的輕巧與靈活，滿足寬帶無(wú)線接入等應(yīng)用需求，會(huì) 態(tài)范圍，已有多種線性化方法被提出。目前，微波光子鏈路的動(dòng)態(tài)范圍已可達(dá)上百.2.3微波光子前端與三維光信息處理驗(yàn)證系統(tǒng)算反饋信號(hào)，并將其傳送到相位控制調(diào)制器陣列，可實(shí)現(xiàn)相位誤差探測(cè)和自適應(yīng)補(bǔ)償。18分束器激光器長(zhǎng)度可調(diào)光纖(時(shí)間孔徑)移相器穩(wěn)定校正信號(hào)跟蹤信號(hào)PC/FPGA控制18分束器激光器長(zhǎng)度可調(diào)光纖(時(shí)間孔徑)移相器穩(wěn)定校正信號(hào)跟蹤信號(hào)PC/FPGA控制輸出光纖陣列位控制探測(cè)器器輸出光纖陣列位控制探測(cè)器器成像相機(jī)空空間光處理器天線天線低噪放調(diào)制器圖4-6微波光子8通道驗(yàn)證系統(tǒng)示意圖線QPSK調(diào)制格式信號(hào)經(jīng)過(guò)全孔徑光域下變頻解調(diào)輸出的信號(hào)矢量誤差幅度(EVM)值約4.3面向智能全息無(wú)線電的算法構(gòu)建RF全息空間信息線性變換、快速重構(gòu)算法理論模型、算法優(yōu)化和分辨率提升優(yōu)化、反其中，為人所熟知的一維傅里葉變換將強(qiáng)度-時(shí)間關(guān)系映射為強(qiáng)度-頻率關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)頻譜分析。而對(duì)于具有矢量性的信號(hào)頻率如二維空間信號(hào)(x,y)，通過(guò)二維傅里葉變換權(quán)重圖權(quán)重圖隨機(jī)光纖長(zhǎng)度隨機(jī)光纖束圖4-7k空間層析成像系統(tǒng)模型進(jìn)行相位調(diào)制實(shí)現(xiàn)光學(xué)上變頻轉(zhuǎn)換，從而將每個(gè)射頻源的頻率fl轉(zhuǎn)換成光頻率vl，同時(shí)n個(gè)離散探測(cè)器構(gòu)成的探測(cè)陣列處實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。因此，每個(gè)探測(cè)器都會(huì)輸出與所在位nn (1)壓縮k空間層析大將壓縮感知應(yīng)用于k空間層析成像，對(duì)于足夠稀疏的RF場(chǎng)景，可以。WxN含了足夠的信息來(lái)恢復(fù)信號(hào)。稀疏信號(hào)的恢復(fù)過(guò)程可以通過(guò)求解一個(gè)凸優(yōu)化問(wèn)題完成。SMNPNMNANKSK(4.2)PCMACMKSK(4.3) (2)Kalman濾波加速Kaczmarz算法收斂k空間層析成像系統(tǒng)常采用隨機(jī)長(zhǎng)度的光纖對(duì)信號(hào)進(jìn)行隨機(jī)時(shí)延，并通過(guò)多個(gè)離散探測(cè)器構(gòu)成的分布孔徑相控陣進(jìn)行空間相干變換，以便同時(shí)檢測(cè)信號(hào)的到達(dá)角和頻率。RFx速度，即與孔徑平面相切，并且在y方aQasinQ下的到達(dá)角。在Kaczmarz算法收斂中引入初始輸入Kaczmarz個(gè)源場(chǎng)景標(biāo)準(zhǔn)處理時(shí)間的3％左并從30次迭代次數(shù)減少到單次迭代。因此，初始輸入能夠一定程度上改進(jìn)收斂速zKalman濾波器能夠通過(guò)精確的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和噪聲模型估計(jì)移動(dòng)系統(tǒng)的未來(lái)位置，并Kaczmarz輸入，常用于雷達(dá)目標(biāo)追蹤、動(dòng)態(tài)定位、導(dǎo)航系統(tǒng)等)K位向加速度與角速度等狀態(tài)參數(shù)結(jié)果應(yīng)用于系計(jì)K+1。.2面向智能全息無(wú)線電的空間濾波和空間波場(chǎng)合成算法1)將全局閾值水平(GTL)應(yīng)用于FFT全息圖的強(qiáng)度以獲得二值圖像，然后執(zhí)行GTL達(dá)到三個(gè)regionprops制圖像來(lái)獲取正確f點(diǎn)源構(gòu)成，在三維空間的坐標(biāo)為(xl,yl,zl)，并且發(fā)射頻率為fl=c/^l，其中c是光速，^lLORF(x;y;z;t)=xSl6(x-xl,y-yl,z-zl)exp(j2"flt)Llsin9≈9，cos9≈1)，用M個(gè)離散分布的光圈探測(cè)到的(u,v)目標(biāo)可以表示為：6(u-um,v-vm)exp(j2"flt)RF間進(jìn)行復(fù)相關(guān)得到的可視度函數(shù)與視場(chǎng)的亮溫形成了一對(duì)電光調(diào)制后的光信號(hào)沿光纖傳輸引入時(shí)延，傅里葉變換后表m=1mP(xn,yn)=x1Sl2SSl29=4.3.3大規(guī)模分布式相干天線的全息孔徑合成(合成全息)以及全息逆合成建等同于在(u,v)空間頻域?qū)梢暥群瘮?shù)的采樣。采樣的可視度函數(shù)是可視度分布在一系成像的同時(shí)減小天線數(shù)目，使得孔徑成像的成本降低。在各種天線陣列的排列形狀中，線的位置，因此可以采用實(shí)數(shù)編碼。同時(shí)，由于任意天線的距離不能小于天線的直徑，長(zhǎng)CDCCD響應(yīng)包含了當(dāng)前射頻源的空間光譜信息。并且空間和光譜采樣過(guò)程在本質(zhì)上是線圖4-9基于時(shí)間孔徑擴(kuò)展的RF層析成像檢測(cè)入射波的頻率。時(shí)間孔徑在功能上類(lèi)似于空間孔徑(即相控天線陣列)，是通過(guò)沿電|ESB|22Nk 2Nkm2(4.23)m|ESB|22=xkxmBmSke_j(K.r+Qt).2nn面積積分得到:2NESB|2d2x=|ESB|2議pixel2kmxxBmSkam(un)e_j(Kk.rm+Qktm)2km將探測(cè)到的光功率分布與接收到的射頻功率分布在k空間上的表達(dá)式可以簡(jiǎn)明地=xankSk(4.26)發(fā)射器來(lái)獲得權(quán)重圖，由接收信號(hào)產(chǎn)生的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)是空間和頻譜相關(guān)的，由CCD陣噪聲放大器、同軸電纜)的任何不均勻性以及相應(yīng)的空間和光譜特性都能夠充分反映在4本章小結(jié)處理從數(shù)字層面轉(zhuǎn)移到電磁層面(引入光學(xué)計(jì)算或超表面作為計(jì)算單元)，將帶來(lái)微波框架和概述型 (2)微波光域映射變換。電光調(diào)制器輸出的光學(xué)信號(hào)(含載波和邊帶信號(hào))經(jīng)過(guò) 用注入鎖定方式產(chǎn)生的光信號(hào)在光電探測(cè)器上進(jìn)行拍頻可得到中頻信號(hào)進(jìn)行有用信號(hào) (4)RF空間調(diào)控。主要包括光電轉(zhuǎn)換過(guò)程，經(jīng)過(guò)光計(jì)算引擎處理后的空間光信 電原型系統(tǒng)的光子引擎 (1)基于B&W(廣播和加權(quán))架構(gòu)的處理器核通過(guò)硅光平臺(tái)實(shí)現(xiàn)一定規(guī)模的集成。 (2)光計(jì)算核包含一個(gè)矩陣乘法引擎，輸入矢量在調(diào)制和權(quán)重庫(kù)部分使用微環(huán)諧圖5-2面向全息無(wú)線電的原型系統(tǒng)的光子引擎框架之一(光計(jì)算作為主處理器) (1)微波光子(MWP)前端輸入信號(hào)同時(shí)經(jīng)光ADC(PADC)采樣和光計(jì)算處理。 (2)光計(jì)算核只作為協(xié)處理器或加速器用于上行信道快速測(cè)量、光學(xué)相關(guān)處理(定位、成像與感知)和譜分析等。 (3)具體實(shí)現(xiàn)上，光計(jì)算核可與MWP前端集成在一起形成大規(guī)模集成光子SoC圖5-3面向全息無(wú)線電的原型系統(tǒng)的光子引擎框架之二(光計(jì)算作為協(xié)處理器或加速器) (1)在下行鏈路上，光引擎PE輸出的光信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到集成相干接收器(ICR)，在 (2)高功率和超寬帶的UTC-PD陣列將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，直接用于驅(qū)動(dòng)陣列 (3)在上行鏈路，陣列天線振子將射頻信號(hào)饋送到MRM陣列，其中射頻信號(hào)通過(guò)光IQ調(diào)制(IQM)被上轉(zhuǎn)換為光信號(hào)復(fù)用后輸入到光引擎PE。圖5-4面向全息無(wú)線電的原型系統(tǒng)的RF光子前端框架之一(通用型)圖5-5面向全息無(wú)線電的原型系統(tǒng)的RF光子前端框架之二(全譜通信感知融合型)P P LiDAR和相干自由空間光學(xué)(FSO)通信是實(shí)際應(yīng)用。 產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀和研究動(dòng)態(tài)出了一種利用多個(gè)參考波束進(jìn)行全息復(fù)用的技術(shù)，利用9調(diào)制和載頻多路復(fù)用記錄全息usm光雷達(dá)、i實(shí)現(xiàn)通信傳播[25]。全息無(wú)線電技術(shù)的理論和建模通常采用菲涅爾-弗勞恩霍夫干涉、衍射和空間相關(guān)輸入多輸出(Multi-InputMulti-Output，MIMO)天線陣列輸出信號(hào)進(jìn)行成像的新技術(shù)，解決了模數(shù)轉(zhuǎn)換器(AnalogDigitalConverter，ADC)成本和波束處理方面的許多難題[27]。ApertureRadar，SAR)的框架下，建立了全息SAR的成像系統(tǒng)和信號(hào)模型，并提出了間分割技術(shù)[32]。F用傅里葉平面空間-光譜全息技術(shù)和經(jīng)過(guò)頻率掃描的可變放大全息讀出系統(tǒng)，通過(guò)相干空間-光譜材料的寬譜響應(yīng)和精細(xì)光譜分辨率(25kHz)開(kāi)發(fā)出超寬帶頻譜分析儀，可處ander色散將分布式天線陣列的空間孔徑擴(kuò)展到時(shí)間維度，最后通過(guò)電荷耦合器件(Charge-礎(chǔ)上又提出一種利用k空間近實(shí)時(shí)成像技術(shù)對(duì)細(xì)胞環(huán)境進(jìn)行空間-頻譜分析的方法[45]；Barber和Harrington等人在文獻(xiàn)[23]的基礎(chǔ)上繼續(xù)深入研究了S2材料的光學(xué)存儲(chǔ)和處GHz數(shù)據(jù)速率選擇和濾波Falldorf等人提出了一種基于折射原理的全息波場(chǎng)合成新方案，對(duì)衍射全息和折射全息活地操縱，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了具有三個(gè)獨(dú)立波束的全息圖原型[50]。XuH等人利用深度學(xué)習(xí)增，i]。S，Capineri和Bechtel等人詳細(xì)論述了超寬帶雷達(dá)目標(biāo)掃描器的原型和全息信號(hào)處理技術(shù)nic。CuiT等人針對(duì)超表面在可重構(gòu)性、高效率以及對(duì)散射光的相位和幅度的全面控制上的驗(yàn)證明了只需一個(gè)編碼超表面就可以實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)多個(gè)全息圖像[67]。2019年，Black和等人采用柔性全息超表面貼片仿真和實(shí)驗(yàn)展示了在毫米波頻段工作的反射超表面全息ShangG和WangZ等人介紹了全息成像和超表面的發(fā)展歷史，展示了超表面全息在光域全息成像的最新進(jìn)展[73]。美國(guó)S2公司基于全息無(wú)線電(空間譜全息)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)極致寬帶動(dòng)態(tài)譜地圖平臺(tái)，瞬 (SpectralMining)、動(dòng)態(tài)譜地圖與動(dòng)態(tài)譜分配、靈活的高精度實(shí)時(shí)定位與自適應(yīng)精準(zhǔn)目后續(xù)工作的建議全息無(wú)線電不僅可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信超高分辨率的空-時(shí)-頻全維復(fù)用，大幅度提高通完善空間譜全息或編碼孔徑相關(guān)全息(COACH)、空間波場(chǎng)合成或時(shí)間反演(相共JChinaCommunications[2]LeeYL,QinD,WangLC,etal.6Gmassiveradioaccessnetworks:Keyapplications,requirementsandchallenges[J].IEEEOpenJournalofVehicularTechnology,2020,2:54-66.2021,64(1):1-74.[4]YuanY,ZhaoY,ZongB,etal.Potentialkeytechnologiesfor6GmobileformationSciencesDirectionsCIEEEBangaloreHumanitarianTechnologyConferenceBHTCIEEE,2020:1-5.[6]ZongB,ZhangX,LiX,etal.PhotonicsDefinedRadio-ANewParadigmforFutureOPTICSgXetalGtechnologiesKeydriverscorerequirementssystemazine14(3):18-27.EmilBjrnsonTheRoleofAcademiainBeyond-5GWirelessResearch”.IEEECTN,31Jul2020./publications/ctn/role-academia-beyond-5g-wireless-research.GTechnologiesOpportunitiesandChallengesCIEEEInternationalConferenceonIntegratedCircuits,TechnologiesandApplicationssJarXivpreprintarXiv.03889,2020.[11]BhatJR,AlqahtaniSA.6GEcosystem:currentstatusandfutureperspective[J].IEEEAccess,2021,9:43134-43167.[12]DeAlwisC,KallaA,PhamQV,etal.Surveyon6Gfrontiers:Trends,applications,requirements,technologiesandfutureresearch[J].IEEEOpenJournaloftheCommunicationsSociety,2021,2:836-886.BroadbandconnectivityinGJarXivpreprintarXiv:2008.07220,2020.ensemultipathindoorenvironments[C]//20179thInternationalConferenceonWirelessCommunicationsandSignalProcessing(WCSP).IEEE,2017:1-6.[15]BjrnsonE,SanguinettiL,HWymeersch,etal.MassiveMIMOisaReality--isNextFivePromisingResearchDirectionsforAntennaArraysJ[17]MurataH,KohmuN,WijayantoYN,etal.Integrationofpatchantennaonopticalmodulators[J].IEEEPhotonicSocietyNewsletter,2014,28(2):4-7.transferinsmartcities[J].IEEETransactionsonVehicularTechnology,2018,67(8):7485-7496.[19]KulkarniVG,PuntambekarPN.HolographicmultiplexingusingmultiplereferencealJournalofOptics[20]KitayoshiH.HolographicradioimagingforEMC[C]//ConferenceProceedings.10thAnniversary.IMTC/94.AdvancedTechnologiesinI&M.1994IEEEInstrumentationandMeasurementTechnolgyConferenceCat.No.94CH3424-9).IEEE,1994:17-20.ofOpticsAPureandAppliedOptics):S161.[22]AndersenGP.Holographicsparse-aperturetelescopesforspace[C]//Optical,Infrared,andMillimeterSpaceTelescopesInternationalSocietyforOpticsandPhotonics4,[23]HollPM,ReinhardF.Holographyofwi-firadiation[J].Physicalreviewletters,2017,ensemultipathindoorenvironments[C]//20179thInternationalConferenceonWirelessCommunicationsandSignalProcessing(WCSP).IEEE,2017:1-6.[25]Kuz'KinVM,BadieyM,PereselkovSA,etal.UsingHolographicInterferometrytoTransmitInformationthroughaPerturbedOceanEnvironment[J].BulletinoftheRussianAcademyofSciencesPhysics,2021,85(2):201-205.[26]RosenL,GazdzinskiRF.Holographiccommunicationsusingmultiplecodestages[J].US2005.[27]PratherDW.TowardholographicRFsystemsforwirelesscommunicationsandIEEEComSocTechnologyNews[28]PizzoA,MarzettaTL,SanguinettiL.SpatialcharacterizationofholographicMIMOnelsJonlinehttpsarxivorgabs[29]ChibiaoD,XiaolanQIU,YirongWU.Concept,system,andmethodofholographicsyntheticapertureradar[J].雷達(dá)學(xué)報(bào),2020,9(3):399-408.[30]KhodaeiA,DeogunJ.OpticalMIMOCommunicationUsingHolographicSpectralerJarXivpreprintarXiv[31]SanguinettiL,D'AmicoAA,DebbahM.Wavenumber-DivisionMultiplexinginLine-of-SightHolographicMIMOCommunications[J].arXivpreprintarXiv:2106.12531,[32]LiaoPY,ChenZF,MarinovaV,etal.Spacedivisionmultiplexingofcommunicationchannelsinamultimodefiberusingholographiccorrelatormethod[C]//Holography:[33]SunPC,MazurenkoYT,ChangWSC,etal.All-opticalparallel-to-serialconversionbyholographicspatial-to-temporalfrequencyencoding[J].Opticsletters,1995,20(16):[34]SeflerGA,MaJ,ChangTY,etal.Holographicmultichannelradio-frequencycorrelator[J].OpticalEngineering,2000,39:260-266.[35]TakasagoK,TakekawaM,ShirakawaA,etal.Spatial-phasecode-divisionmultiple-itchingforreconfigurableopticalinterconnectionJAppliedoptics,2000,39(14):2278-2286.anJetalSparseantennaarraymultiplebeamformingandspectralanalysisusingspatial-spectralholography[C]//MWP2003Proceedings.InternationalTopicalMeetingonMicrowavePhotonicsIEEE,2003:355-358.[37]SchlottauF,WagnerKH.Demonstrationofacontinuousscannerandtime-integratingcorrelatorusingspatial–spectralholography[J].Journalofluminescence,2004,107(1-[38]MohanRK,ChangT,TianM,etal.Ultra-widebandspectralanalysisusingS2escence[39]BabbittWR,NeifeldMA,MerkelKD.BroadbandanalogtodigitalconversionwithhyJJournalofluminescence[40]SullivanIS,MoralesMF,HazeltonBJ,etal.Fastholographicdeconvolution:Anew[41]BacotV,LabousseM,EddiA,etal.Timereversalandholographywithspacetimetransformations[J].NaturePhysics,2016,12(10):972-977.[42]MurakowskiJ,SchneiderGJ,ShiS,etal.Photonicprobingofradiowavesfork-spacepticsexpress[43]MurakowskiJ,SchneiderG,ShiS,etal.RFk-spaceTomography[C]//ComputationalOpticalSensingandImagingOpticalSocietyofAmericaCW3B.5.[44]RossDD,MurakowskiJ,SchneiderGJ,etal.RFimagingreceiverbasedonk-spacetomography[C]//2017IEEEAvionicsandVehicleFiber-OpticsandPhotonics[45]PratherDW,MurakowskiJ,SchneiderGJ,etal.k-Spacetomographyforspatial-spectralmonitoringincellularnetworks[C]//2017IEEEMTT-SInternational[46]BarberZW,HarringtonC,RupavatharamK,etal.Spatial-SpectralMaterialsforHighPerformanceOpticalProcessingCIEEEInternationalConferenceonRebootingComputing(ICRC).IEEE,2017:1-4.[47]RyanCJ,RossDD,MurakowskiJ,etal.k-SpaceTomographyforSpatial-Spectral(RAPID).IEEE,2018:1-4.[48]FalldorfC,BergmannRB.HolographicwavefieldsynthesisusingrefractiveelementsCthWorkshoponInformationOpticsWIO).IEEE,2018:1-4.[49]PizzoA,MarzettaTL,SanguinettiL.DegreesoffreedomofholographicMIMOsinsSPAWCIEEE[50]KarimipourM,KomjaniN,AryanianI.ShapingElectromagneticWaveswithFlexibleandContinuousControloftheBeamDirectionsUsingHolographyandConvolutionTheorem[J].ScientificReports,2019,9(1).[51]XuH,WangD,ZhaoR,etal.FaHo:deeplearningenhancedholographiclocalizationenceonEmbeddedNetworkedSensorSystems.2019:351-363.[52]BabbittWR.Microwavephotonicprocessingwithspatial-spectralholographicmaterials[C]//Optical,Opto-Atomic,andEntanglement-EnhancedPrecisionMetrologyIIInternationalSocietyforOpticsandPhotonics,2020,11296:112963L.ApertureArray[C]//Ground-basedandAirborneTelescopesVIII.InternationalSocietyforOpticsandPhotonics144571.4]MerkelKD,ColeZ,MohanRK,etal.DemonstrationoftheSpatial-SpectralCoherentHolographicIntegratingProcessor(S2-CHIP)foranalogRFsignalprocessingapplications[J].2003.pticalfrequencycombs[56]CaoS,ZhengYF,EwingRL.Fromphasedarraytoholographicradar[C]//2015NationalAerospaceandElectronicsConference(NAECON).IEEE,2015:207-212.[57]CapineriL,BechtelT,Falor