2023全球6G发展大会-《智能超表面典型应用、挑战与关键技术》白皮书学习-1

一、文档摘要（AI生成）

该文档概述了面向未来6G网络的智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）研究和开发。智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS） 是一种新的网络范例，能够实现智能可控的无线环境。

文档强调了智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）在满足未来移动通信日益增长的需求方面的重要性，并讨论了其低成本、低功耗和易部署的特点，使其成为热门研究课题。

文档还提及了 IMT-2030(6G)推进组于 2020 年成立智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）专项组，并发布了此前两份有关智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）技术的报告。本报告全面更新了智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）技术的最新进展，包括应用场景、关键技术、标准化工作和工程挑战。

该报告是 IMT-2030(6G)推进组专家的合作成果，并感谢领域内资深专家的指导。

主要要点：

• 智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）为未来 6G 网络实现了一种新的网络范例。

• 由于其低成本、低功耗和易部署的特点，智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）是一个热门的研究课题。

• IMT-2030(6G)推进组于 2020 年成立了智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）专项组。

• 该报告全面更新了智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）技术的最新进展。

• 该报告涵盖了应用场景、关键技术、标准化工作和工程挑战。

• 该报告是 IMT-2030(6G)推进组专家的合作成果。

二、关键问题提示

1.1、智能超表面的特点和优势？

智能超表面的特点和优势：智能超表面是一种二维的电磁超材料，可以通过可编程的方式对空间电磁波进行主动的智能调控，实现幅度、相位、极化和频率的控制。智能超表面具有低成本、低功耗、低复杂度和易部署的优势，可以为无线通信、感知和定位提供新的网络范式和基础使能技术。

1.2、智能超表面原理？

由超材料技术发展而来的 RIS 是由大量反射单元组成的。通常，这些反射单元的硬件结构非常简单且能耗极低。通过改变相应的电路参数 （如偏置电压），每个反射单元可以获得不同的电磁响应，进而调控入射信号的相移、幅度、频率和极化等参数。通过协同控制多个单元参数，RIS实现了无源反射波束成形，并可构建更加有利的电磁传输环境。与传统有源中继相比，RIS具有硬件复杂度更低、能量效率 更高的优势。RIS的组成器件轻便易携带，十分容易部署在建筑物表面或者移动端的表面等，因此RIS具有良好的便携性和移动性。

阵列控制模块可以控制每个器件单元的工作状态，从而动态或半静态地控制RIS单元对无线信号的响应模式。不同状态RIS单元的无线响应信号互相叠加，从而形成特定的波束传播特征。控制模块相当于整个RIS的“大脑”，根据通信系统的需求来确定无线信号响应波束，对电磁波进行主动的智能调控。智能超表面突破了传统电磁波传播环境不可控的特性，使得原来静态的通信环境变得“智能”、“可控”，成为了电磁世界和信息世界的有效接口。

1.2、智能超表面的典型应用场景？

本报告收敛了四大智能超表面应用场景，分别是增强低频覆盖和容量、使能中高频连续覆盖、使能泛在近场、使能泛在感知与定位。这些场景涵盖了从低频到高频的不同频段，从远场到近场的不同区域，从通信到感知的不同功能，展示了智能超表面在理论和工程化应用技术方面的最新进展。

1.3、智能超表面的潜在关键技术？

本报告全面综述了智能超表面的基础理论及关键技术，包括面向实现的波束赋形方案、使能近场的辐射理论和系统仿真、使能泛在感知与定位的感知协议和定位方法、新型相控阵天线、性能评估方法等。本报告还新增了基于智能超表面的近场技术和系统仿真两部分内容，探讨了近场通信的信道建模、波束训练、码本设计等问题。