Movable antenna 早期研究

原英文论文名字Historical Review of Fluid Antenna and Movable Antenna

最近，无线通信研究界对“流体天线”和“可移动天线”两种新兴天线技术的发展引起了极大的关注，这两种技术因其前所未有的灵活性和可重构性而极大地提高了无线应用中的系统性能。 然而，它们的命名也出现了一些混乱。 事实上，“流体天线”和“可移动天线”都不是新名词，它们在天线技术领域早已存在。 本文希望对这一密切相关的术语进行一些澄清，并帮助消除对文献中正确使用其名称的任何困惑、担忧甚至争议。 我们希望团结研究人员并鼓励更多的研究努力专注于解决该主题的技术问题。 本文首先回顾这些技术的历史演变，以帮助人们清楚地了解它们的起源和无线通信领域的最新发展。 我们将通过评论最近流体/可移动天线研究中出现的其他术语来结束本文。

历史回顾

在天线社区中，术语“液体天线”和“流体天线”可以互换使用。 虽然“液体天线”一词早在 1989 年就出现了 [1]、[2]，但“液体天线”一词最近才于 2008 年首次出现在美国专利 [3] 中，随后在 [4] 中发表了一篇研究论文 ]。 这两个术语最初是指利用流体或液体电介质作为电磁辐射器的天线，并且通常用于使用软材料的天线设计研究中。 2020 年，“流体天线”一词首次被引入无线通信领域[5]，作者将这一概念扩展为代表“一种提倡软件控制的位置灵活形状灵活天线的激进方法”。 随后，[6]中提出了流体天线系统（FAS）的更一般和更详细的定义，它“代表任何软件可控的流体、导电或介电结构，可以改变其形状和位置以重新配置增益， 辐射方向图、工作频率和其他特性”。 在这种情况下，基于液体和基于像素的流体天线被提出作为两种典型的实现方式[7]、[8]。 [9]、[10] 中报道了几种使用液基天线的位置灵活的 FAS 原型。 值得注意的是，[5][7]中使用的术语“流体天线”已经超越了[3]中的原始定义。 更具体地，“流体天线”的概念是通用的，不限于任何特定的实现方式，而是涵盖在形状和位置上具有灵活性和适应性的所有类型的天线。 涵盖无线通信 FAS 各个方面的概述文章可在 [7]、[11]、[12] 中找到。

另一方面，“可移动天线”一词可以追溯到2008年出版的一本书[13]（第17.4节），其原型更早在1999年就已经浮出水面[14]。 该术语最初是指通过微机电系统 (MEMS) 赋予运动/旋转能力的天线。 后来，2015年开发了步进电机驱动的可移动天线[15]，可以灵活调整雷达系统中的天线位置。 按照最初的定义，可移动天线的概念在 2022 年被引入并针对无线通信进行了严格的研究[16]、[18]，它适用于任何“可移动天线（MA）的位置可以在一定范围内灵活调整的无线系统”。 改善信道条件并提高通信性能的空间区域”。 随后，文献[19]概述了可移动天线在提高无线通信性能方面的主要优势，包括信号功率提高、干扰抑制、灵活波束成形和空间复用。 [19]中还指出，除了定位之外，3D空间中可移动天线的旋转/方向优化可以为系统设计提供额外的自由度。

读者可能已经注意到最近的无线通信文献中“流体天线”和“可移动天线”的融合，尽管它们的起源不同并且在实践中可能实现不同的方式。 尽管它们都在天线技术领域历史悠久，但直到最近几年才在无线通信研究中得到系统研究。 从概念上讲，“流体天线”和“可移动天线”确实是相同的，并且共享相同的灵活天线定位数学模型[5]、[16]。 因此，当忽略实现中的具体问题时，从天线移动/灵活定位的角度来看，两者可以被认为是文献中可互换的术语。 它们都已被研究人员采用，表一提供了各自名称下的近期作品的候选名单。

文献综述和其他术语

越来越多的研究工作致力于 FAS 或可移动天线阵列增强波束成形设计，以满足无线通信或传感系统的不同要求[38]、[39]、[45]、[51]、[58]、[59] 、[64]、[66]、[68]、[70]、[72]-[74]、[76]-[83]。 考虑到实际中由于不同的天线移动/定位机制而导致天线响应速度发生巨大变化，这些技术可以应用于各种通信场景，例如表现出缓慢变化的信道（在大多数工作中）、快速变化的信道[55 ]、[56]、[60]、[63] 或仅具有通道统计知识的人 [69]、[76]。

最近，文献中也出现了一些其他相关术语，例如灵活位置 MIMO [84] 和灵活天线 [85] 等。 这些工作还侧重于优化天线位置以增强无线通信性能，并拓宽/多样化了该领域的研究范围。1随着FAS之后不同名称的出现，显然人们对天线位置灵活性越来越感兴趣。 我们希望，研究界的集体努力将使该领域在未来几年得到更大发展，并为我们应对未来一代无线网络中日益严峻的挑战做好准备。