Next-generation wireless networks are envisioned to achieve reliable, low-latency connectivity within environments characterized by strong multipath and severe channel variability. Programmable wireless environments (PWEs) address this challenge by enabling deterministic control of electromagnetic (EM) propagation through software-defined reconfigurable intelligent surfaces (RISs). However, effectively configuring RISs in real time remains a major bottleneck, particularly under near-field conditions where mutual coupling and specular reflections alter the intended response. To overcome this limitation, this paper introduces MATCH, a physics-based codebook compilation algorithm that explicitly accounts for the EM coupling among RIS unit cells and the reflective interactions with surrounding structures, ensuring that the resulting codebooks remain consistent with the physical characteristics of the environment. Finally, MATCH is evaluated under a full-wave simulation framework incorporating mutual coupling and secondary reflections, demonstrating its ability to concentrate scattered energy within the focal region, confirming that physics-consistent, codebook-based optimization constitutes an effective approach for practical and efficient RIS configuration.


翻译:下一代无线网络旨在实现强多径和严重信道变化环境下的可靠低时延连接。可编程无线环境通过软件定义的可重构智能表面实现对电磁传播的确定性控制,从而应对这一挑战。然而,在近场条件下,互耦效应和镜面反射会改变预期的响应特性,实时有效配置RIS仍是一个主要瓶颈。为克服此限制,本文提出MATCH——一种基于物理的码本编译算法,该算法显式地考虑了RIS单元之间的电磁耦合以及与周围结构的反射相互作用,确保生成的码本与环境物理特性保持一致。最后,在包含互耦和二次反射的全波仿真框架下对MATCH进行评估,结果表明其能够将散射能量聚焦于目标区域,证实了基于物理一致码本的优化是实现实用高效RIS配置的有效途径。

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