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Time Reversal for 6G Spatiotemporal Focusing: Recent Experiments, Opportunities, and Challenges
IEEE Vehicular Technology Magazine ( IF 8.1 ) Pub Date : 2022-09-15 , DOI: 10.1109/mvt.2022.3196481
Alexandropoulos Alexandropoulos 1 , Ali Mokh 2 , Ramin Khayatzadeh 3 , Julien de Rosny 2 , Mohamed Kamoun 4 , Abdelwaheb Ourir 2 , Arnaud Tourin 2 , Mathias Fink 2 , Merouane Debbah 5
Affiliation  

Late visions and trends for the future 6G of wireless communications advocate, among other technologies, the deployment of network nodes with extreme numbers of antennas and up to terahertz frequencies as a means to enable various immersive applications. However, these technologies impose several challenges in the design of radio-frequency (RF) front ends and beamforming architectures as well as ultrawideband waveforms and computationally efficient transceiver signal processing. In this article, we revisit the time-reversal (TR) technique, which was initially experimented in acoustics, in the context of large-bandwidth 6G wireless communications, capitalizing on its high-resolution spatiotemporal focusing realized with low-complexity transceivers. We first overview the representative state of the art in TR-based wireless communications, identifying the key competencies and requirements of TR for efficient operation. Recent and novel experimental setups and results for the spatiotemporal-focusing capability of TR at the carrier frequencies 2.5, 36, and 273 GHz are then presented, demonstrating in quantitative ways the technique’s effectiveness in these very different frequency bands as well as the roles of the available bandwidth and the number of transmit antennas. We also showcase the TR potential for realizing low-complexity multiuser communications. The opportunities arising from TR-based wireless communications as well as the challenges for finding their place in 6G networks, also in conjunction with other complementary candidate technologies, are highlighted.

中文翻译:

6G 时空聚焦的时间反转:近期实验、机遇和挑战

未来 6G 无线通信的最新愿景和趋势提倡在其他技术中部署具有大量天线和高达太赫兹频率的网络节点,以此作为实现各种沉浸式应用的手段。然而,这些技术对射频 (RF) 前端和波束成形架构的设计以及超宽带波形和计算高效的收发器信号处理提出了多项挑战。在本文中,我们在大带宽 6G 无线通信的背景下重新审视了最初在声学中试验的时间反转 (TR) 技术,利用其通过低复杂度收发器实现的高分辨率时空聚焦。我们首先概述了基于 TR 的无线通信中具有代表性的最新技术,确定 TR 高效运营的关键能力和要求。然后介绍了 TR 在 2.5、36 和 273 GHz 载波频率上的时空聚焦能力的最新和新颖的实验装置和结果,以定量方式证明了该技术在这些非常不同的频段中的有效性以及 TR 的作用可用带宽和发射天线的数量。我们还展示了 TR 实现低复杂度多用户通信的潜力。基于 TR 的无线通信带来的机遇以及在 6G 网络中找到其位置的挑战,以及与其他互补候选技术的结合,都得到了强调。然后介绍了 TR 在 2.5、36 和 273 GHz 载波频率上的时空聚焦能力的最新和新颖的实验装置和结果,以定量方式证明了该技术在这些非常不同的频段中的有效性以及 TR 的作用可用带宽和发射天线的数量。我们还展示了 TR 实现低复杂度多用户通信的潜力。基于 TR 的无线通信带来的机遇以及在 6G 网络中找到其位置的挑战,以及与其他互补候选技术的结合,都得到了强调。然后介绍了 TR 在 2.5、36 和 273 GHz 载波频率上的时空聚焦能力的最新和新颖的实验装置和结果,以定量方式证明了该技术在这些非常不同的频段中的有效性以及 TR 的作用可用带宽和发射天线的数量。我们还展示了 TR 实现低复杂度多用户通信的潜力。基于 TR 的无线通信带来的机遇以及在 6G 网络中找到其位置的挑战,以及与其他互补候选技术的结合,都得到了强调。以定量方式证明该技术在这些截然不同的频段中的有效性以及可用带宽和发射天线数量的作用。我们还展示了 TR 实现低复杂度多用户通信的潜力。基于 TR 的无线通信带来的机遇以及在 6G 网络中找到其位置的挑战,以及与其他互补候选技术的结合,都得到了强调。以定量方式证明该技术在这些截然不同的频段中的有效性以及可用带宽和发射天线数量的作用。我们还展示了 TR 实现低复杂度多用户通信的潜力。基于 TR 的无线通信带来的机遇以及在 6G 网络中找到其位置的挑战,以及与其他互补候选技术的结合,都得到了强调。
更新日期:2022-09-15
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