智能超表面性能仿真与测试

作为6 G的潜在关键技术之一,智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)通过改变电磁波的电磁特性,可以智能地重构无线传播环境.对RIS辅助通信系统在不同场景和系统参数配置条件下的性能进行了数值仿真、系统级仿真和外场测试.仿真和测试结果表明,RIS不但可以扩大用户覆盖范围,...     

可重构智能超表面设计及其无线通信系统应用

可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Metasurface,RIS)是一种新的人工电磁超材料,具有灵活调控电磁波的频率、幅度、相位、波形、极化和传播方向等特性.RIS构建起物理空间和信息空间的桥梁,具有灵活调控电磁波的能力和低成本、低能耗、低质量的优点,将为B 5 G/6 G无线通信...     

智能超表面系统的通信感知一体化：现状、设计与展望

通信感知一体化（integrated sensing and communication,ISAC）是6G的主流趋势,将ISAC引入智能超表面（reconfigurable intelligent surface,RIS）系统,具有扩展系统覆盖范围、提升通信和感知性能、降低系统成本和功耗三大优势。在概述和分析RIS系统ISAC研究现状的基础上,提出了两种非正交ISAC方法,支持盲区用户在非正交时频资源上的通信和感知,最后探讨了RIS系统ISAC的技术挑战和未来发展。     

太赫兹智能可重构超表面

未来6G网络将是物理世界和数字世界的融合,实现万物互联、智能感知的场景.智能可重构表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)是未来6 G通信重要发展方向.在微波频段智能可重构超表面的研究基础上,提出了一种太赫兹频段智能可重构超表面.该超表面单元加载PIN二极管作为有源器件对电磁...     

RIS辅助毫米波通感一体化关键技术与研究进展

未来的6G系统需要同时满足多维性能需求,实现从万物互联到万物智联,因此,深度融合了传统定位、探测、成像等无线感知功能和无线传输功能的通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)技术是未来6G网络的一个重要发展趋势。智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)凭借其可以通过编程来智能调控电磁波传输环境且低成本、低功耗等优势成为6G的关键性使能技术,并催生了使用RIS辅助毫米波ISAC的新研究方向,其有望从底层架构到完整系统层面上解决6G新场景中的诸多难题、挑战。阐述了RIS辅助毫米波ISAC的起源与发展过程,介绍了其研究背景与国内外研究现状,指出并讨论了RIS辅助毫米波ISAC研究中的一些关键技术,分析了该领域已有的一些研究成果,进而展望了RIS辅助毫米波ISAC未来发展和面临的挑战。     

面向新一代移动通信的智能超表面技术综述

智能超表面（reconfigurable intelligent surface,RIS）技术是6G的潜在关键技术之一,具有低成本、低功耗和易部署等特点。通过智能地调控空间中的电磁波,RIS 可以辅助构建智能可控的无线电磁环境,从而为移动通信的发展提供一种新范式。首先,对 RIS 的基础原理、主要技术优势和应用场景进行了分析。其次,对RIS应用于通信传输中的信道估计、波束成形等关键技术进行了探讨,并给出了相关研究建议。最后,从硬件实现、算法设计和网络部署3个方面分析了目前RIS技术在实际应用中面临的主要挑战。     

智能超表面技术在6G网络中的部署思考

针对高频段路径损耗大与6G覆盖需求高的矛盾,文章提出利用RIS（智能超表面）技术提升网络覆盖的广度和深度,满足用户高质量的网络需求。简述RIS技术原理和特点,并对比常用的无线覆盖增强技术的优缺点,给出智能超标面的典型部署场景。在6G无线网络架构下,合理部署智能超表面设备,能够快速、低成本地实现泛在、智能和低能耗的移动网络。     

智能超表面在波束及信息调控中的应用

现代移动通信中无线信道的随机性、不确定性和不可控性是影响通信质量的关键因素,往往会导致接收端信号质量降低,从而限制了信息传输的速率与范围。目前正兴起的6G技术研究中,智能超表面是被积极讨论的研究方向之一,其是由亚波长结构组成的超薄人工表面,具有现场可编程能力和时空信息调制能力,可精准、高效地操控电磁波,可被用于重塑无线传播环境。通过对智能超表面的概念、基于时空调制的波束调控方法、基于智能超表面的无线中继以及通信系统 4 个方面的综述和分析,展示了智能超表面在辅助移动通信中具有的应用潜力,为6G的发展提供了新的思路。     

基于无源可重构智能超表面的室内无线信号覆盖增强

可重构智能超表面（RIS）是一种新型人工电磁材料,可灵活调控电磁波的频率、幅度、相位、极化、传播方向、波形等特性。在无线通信领域,可利用RIS重构无线通信信道,实现无线信号的盲区覆盖,提高通信质量。首先,概述了RIS技术的发展和研究现状,分析了RIS的关键技术和应用场景。然后,提出了一种新型无源RIS,通过无源编码和拼接原理实现了RIS口径可重构和波束可重构特性,具有低成本、低功耗、低复杂度的优点。最后,在实际室内环境下进行了基于无源RIS的室内无线信号盲区覆盖增强实验。通过仿真与实测对比,证明了无源可拼接超表面在无线通信补盲场景应用中的有效性。此外,针对5G/6G毫米波通信,设计了双层十字交叉振子无源RIS,应用到室内典型的L形走廊场景,验证了无源RIS对室内无线信号覆盖的增强效果。     

智能超表面辅助联合雷达与通信系统设计

联合雷达与通信系统(Joint Radar and Communication System, JRCS)是解决6G网络频谱资源紧缺的有效技术之一。受智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)研究的启发,提出了一种RIS辅助JRCS的技术,能够有效提高用户的加权和速率(Weighted Sum Rate, WSR)以及探测性能。利用加权最小均方误差分式规划(Weighted Minimum Mean-Square Error Fractional Programming, WMMSE＿FP)算法进行求解,并通过迭代求解找到最优解,构建了用户的WSR以及探测性能最大化的优化模型。仿真结果表明,RIS辅助JRCS较RIS辅助分离雷达与通信系统,在最大化WSR及提高目标探测性能方面表现更佳;系统的最大化WSR提高到8.52 bit/s/Hz,比分离雷达与通信系统提高了2.11 bit/s/Hz,主瓣波峰值可以达到32.04 dBm。     

智能超表面技术于通信系统中的应用研究

智能超表面(RIS)技术是一种新兴的无线通信技术,RIS是由许多微小反射元件组成的表面,这些元件可以根据通信需求来重新配置和调整,旨在改善和优化射频信号传输。文章主要论述了无线通信现有技术面临的问题和智能超表面技术的应用前景。探讨了RIS在室内通信、城市环境等情况下的应用优势以及RIS所面临的技术挑战。未来,RIS技术在信道建模、信道估计和网络部署等方面的潜在研究将推动智能超表面技术的发展,并为无线通信系统的优化和创新提供更多的可能性。     

智能超表面近场通信的机遇与挑战

实现无线环境的智能可控是无线通信领域研究的热门课题之一。作为6G的关键技术之一,智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)被认为是一种革命性的电磁环境调控技术。RIS以绿色、低成本的方式显著提升网络性能,通过对发射机和接收机以及传播环境的联合优化,重新定义无线系统的传播范式,构建智能可控的无线传播环境。RIS通常依赖于无源被动调控机制,但这种机制带来乘性路径损耗问题,超大规模调控单元的部署十分必要。随着阵列尺寸的扩大以及频率的提高,传统的平面波假设不再适用,近场传输不可避免。为了更精确地刻画RIS近场传输,需要研究近场球面波的传输模型及其在辐射近场区域的影响。深入分析RIS辅助的近场无线通信系统的信道模型,针对性地设计了适应性预编码方案和传输策略,旨在充分利用RIS辅助近场通信的潜在优势,提升整个无线通信系统的性能和效率。     

基于智能超表面的室内覆盖增强技术研究与实验验证

智能超表面(RIS)通过打造可重构主动智能无线环境,打破了无线通信系统中被动电波传播的局限性,为5G-Adv和6G发展创造了新的契机。该文介绍了RIS系统架构与工作原理,包括硬件设计与波束聚合原理等。搭建了RIS辅助的无线通信实验测试系统,通过对比无RIS、随机码本RIS及赋形码本RIS 3种情况下的测试结果,验证了RIS通过反射波束赋形实现覆盖增强的能力。     

智能超表面辅助6G通感算深度融合关键技术

为支撑新兴业务实施和产业升级，未来无线通信网络将提供通信、感知、计算（通感算）的融合服务。智能超表面作为6G重要的备选技术，能有效提升系统的通信、感知、计算性能，具有构建通感算一体化系统的潜力，近年来得到广泛关注。为此，首先介绍了智能超表面辅助的通感算融合系统的研究现状，进一步介绍智能超表面辅助通感算融合的关键技术，最后分析了智能超表面辅助通感算融合网络的技术挑战。对智能超表面在通感算领域的应用做了系统地阐述，为未来通感算融合网络提供技术支撑。     

智能超表面赋能5G-A/6G网络的思考

未来移动通信网络在满足用户个性化需求的同时将社会福祉作为网络发展的重要方向,基于对移动通信网络业务发展趋势和挑战的分析探讨,面向下一代移动通信网络泛在接入、绿色节能等发展需求,指出智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)在5G-Advanced(5G-A)和6G网络典型应用场景,并从技术能力、产业成熟度等多个角度分析RIS在信道侧和收发端等不同场景下的应用价值。面向移动通信网络设备管控需求,提出了基于网络控制、自主调控和终端控制三种RIS管控方案,并分析了三种方案的差异。     

6G与智能超表面导读

<正>内容导读智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)已成为6G研究热点之一,有望以低成本、低能耗、可编程的方式实现无线网络的覆盖性能增强与系统容量提升,对构建6G网络及发展其关键使能技术具有重要意义。智能超表面技术的研究,需要多学科的协同配合,涉及无线通信领域与超材料、物理学、电磁学领域的学科交叉与协同配合。     

基于RIS辅助的通信感知一体化技术研究

随着更大带宽、更高频段和更大规模天线阵列的使用,现代无线通信系统展现出了越来越强的空间辨识能力,表明了通信与感知融合的巨大潜力。立足于智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface, RIS)辅助通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)技术,考虑通信感知性能边界,从信息论角度提出通感性能权衡方法,并结合多种通信、感知性能指标,构建ISAC网络完备的性能权衡理论体系。结合RIS辅助通信硬件结构特征,设计高精度、低复杂度的通信感知传输技术。设计通信感知多载波发射波束,采用RIS实现高低频协作大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)通信感知波束优化,协同控制功率和调度无线资源,实现通信感知资源最优部署。旨在形成新型的RIS辅助通信感知增强框架,提升网络整体性能。     

RIS辅助的通感性能联合优化研究

通感一体化是6G的主要场景之一。为了解决因障碍物遮挡等导致的非视距下传输的区域通信和感知性能下降问题,提出了一种智能超表面辅助的通感性能联合优化方法。首先,建模了最小化均方位置误差和最大化平均覆盖信号强度的区域性能联合优化问题,并提出了改进的DBO算法,快速获得RIS的部署位置和相位参数。进一步,分析探测需求因子和RIS大小对区域通感性能的影响。仿真结果显示,相较于仅优化期望反射角,联合优化RIS的期望波束反射角和部署位置可以使区域平均均方位置误差降低80%左右,改进的DBO算法相较于传统的优化算法如PSO、SSA以及原DBO算法拥有更快的收敛速度和更低的适应度。     

数字编码超表面:迈向电磁功能的可编程与智能调控

数字编码超表面是超材料与超表面领域的重要研究分支。通过数字编码方法替代等效媒质理论来表征超表面，不仅有效简化了超表面设计，而且建立了数字信息与超材料物理的联系。该文系统梳理数字编码超表面的发展历程，重点介绍其在可编程与智能电磁调控领域的最新研究进展。首先，详细介绍数字编码超表面的基本概念以及基于数字编码超表面的信息论研究；然后，具体介绍可编程超表面的工作原理和实现方式以及可编程超表面的不同研究方向，包括辐射式可编程超表面、多维度可编程超表面、时域数字编码超表面与新体制通信系统；接着，介绍智能超表面的最新研究进展，展示其环境感知与自适应电磁调控能力；最后，对超表面的未来发展进行讨论与展望。      

智能超表面辅助通感一体化信号处理与硬件试验

通感一体化是是6G的主流趋势之一,毫米波、太赫兹等高频段具有丰富的频谱资源,是通感一体化颇具潜力的频段。然而,高频通感一体化面临覆盖受限的难题。RIS是极具潜力的解决方案,目前关于RIS辅助通感一体化的文献主要集中在波束赋形优化方面,而如何设计有效的信号处理方法从RIS重塑的回波信号中提取感知信息仍然是一个悬而未决的问题,对RIS辅助通感一体化软硬件架构更是处于空白。为此,设计了RIS辅助通感一体化系统的软硬件架构,在此基础上进行了RIS辅助盲区通信和目标感知硬件试验,并提出了DSP检测器,理论分析表明,在使用N个子载波的OFDM一体化波形时,其相比传统能量检测器有N倍的SNR增益。硬件试验结果表明,优化RIS码本设计可有效降低通信误比特率、提升目标检测概率,且远距离目标检测时所提DSP检测器的性能显著优于传统的能量检测器。