论文主要探讨了如何通过双层相移混合预编码算法解决6G太赫兹通信中的波束分裂问题。以下是对文件核心内容的总结：

1. 研究背景与动机：

• 太赫兹大规模MIMO技术：因其大带宽和高速传输能力，成为下一代无线通信技术的重要方向。

• 传输损耗问题：太赫兹通信在空气中传输损耗较大，引入IRS技术以提高通信系统的灵活性和可靠性。

• 波束分裂现象：在太赫兹频段，由于信号波长极短，传统模拟波束形成器导致空间方向在不同子载波频率下出现差异，引发波束分裂。

2. 现有解决方案及其局限性：

• 联合优化模拟波束形成器和数字预编码器：提升系统性能但未根本解决波束分裂问题。

• 波束形成码本设计方法：生成波束宽度更宽的模拟波束形成码本，但太赫兹系统带宽大，路径分量复杂，难以完全消除波束分裂影响。

• 实时延迟（TTD）电路和延迟相位预编码（DPP）技术：有效解决远场信道模型的波束分裂问题，但无法适配混合场模型。

3. 双层相移混合预编码设计方案：

• 系统模型：包含基站、IRS和单用户，采用OFDM传输技术，考虑视距路径（LOS）和非视距路径（NLOS）。

• 双层移相器模拟预编码设计：每条射频链连接K个时延器，每个时延器连接Q个第一层相移器用于近场相位调整，第一层相移器通过不同组合连接P个第二层相移器。

• 近场与远场信道建模：近场信道考虑多径延时和相位非线性，远场信道考虑多径延时和线性相位特性。

4. 算法设计与优化：

• 最大化信道增益：作为抑制波束分裂的直接依据，将近场划分为多个远场子阵列，采用二次函数拟合狄利克雷函数简化计算。

• 参数优化：通过选择合适的子阵列天线数和时延器数，优化信道增益，降低波束分裂造成的信道增益损失。

5. 性能分析：

• 系统和速率：采用系统和速率反映混合预编码性能，仿真结果显示本文算法在不同信噪比、天线数、时延器数和传输距离下均表现优异。

• 复杂度分析：本文算法复杂度高于传统DPP算法，但低于宽波束预编码算法，且在特定条件下低于传统TTD算法。

• 可行性分析：本文算法虽然相移器总数高于传统算法，但总比特数消耗更低，没有增加成本开销。

6. 实验结果：

• 显著降低波束分裂影响：实验结果表明，所提算法在混合场景中能够显著降低波束分裂影响，信道增益至少达到87.3%，提高系统吞吐量。

• 高性能表现：在高信噪比场景下，本文算法性能接近最优全数字预编码方案；在天线数和时延器数变化时，系统性能损失较小。