没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
资源推荐
资源详情
资源评论
I
目 录
第一章 概述
.......................................................................................................................................
1
第二章 基础原理与模型
..................................................................................................................
3
2.1 基础原理
............................................................................................................................
3
2.2 典型特征
............................................................................................................................
4
2.3 通信模型
............................................................................................................................
4
第三章 潜在应用场景与需求
..........................................................................................................
6
3.1 传统通信场景应用
...........................................................................................................
6
3.2 新型应用
..........................................................................................................................
10
第四章 潜在关键技术
....................................................................................................................
15
4.1 智能超表面结构与调控
.................................................................................................
15
4.2 智能超表面基带算法
.....................................................................................................
18
4.3 系统与网络架构
.............................................................................................................
30
第五章 技术成熟度、挑战和趋势
................................................................................................
33
5.1 技术成熟度
......................................................................................................................
33
5.2 技术挑战
..........................................................................................................................
34
5.3 技术趋势
..........................................................................................................................
34
第六章 总结与展望
.........................................................................................................................
36
参考文献
...........................................................................................................................................
37
主要贡献单位
...................................................................................................................................
44
1
第一章 概述
预期未来十年通信网络容量千倍增长,无处不在的无线连接成为现实,但高度复杂的网
络、高成本的硬件和日益增加的能源消耗成为未来无线通信面临的关键问题
[1]
。例如,超密
集组网中的大量基站增加了硬件开支和维护成本,并面临严重网络干扰;频谱从 sub-6G 到
毫米波、太赫兹的扩展需要更复杂的信号处理和更昂贵的耗能硬件。研究创新、高效、节约
频谱和资源的未来无线网络
1
解决方案势在必行。在候选新技术中,智能超表面
(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)以其独特的低成本、低能耗、可编程、易部署的
特点脱颖而出。
RIS 是一种具有可编程电磁特性的人工电磁表面结构,由超材料技术发展而来。传统超
材料可以实现电磁黑洞和电磁隐身衣等奇特物理现象,但是其通过等效媒质参数描述,表现
为功能单一且固化的模拟超材料。而近年来迅速发展的 RIS 技术具有电磁特性实时可编程
的特点
[2]
。实时可编程是革命性的技术飞跃,它允许超表面改变其电磁特性,从而实现传统
超材料无法实现的各种功能
[3]
。RIS 通常由大量精心设计的电磁单元排列组成,通过给电磁
单元上的可调元件施加控制信号,可以动态地控制这些电磁单元的电磁性质,进而实现以可
编程的方式对空间电磁波进行主动的智能调控,形成幅度、相位、极化和频率等参数可控制
的电磁场。这一机制提供了 RIS 的电磁世界和信息科学的数字世界之间的接口,对于未来
无线网络的发展极具吸引力。
传统通信中无线环境是不可控因素,其不可控性通常对通信效率有负面作用,会降低服
务质量。信号衰减限制了无线信号的传播距离,多径效应导致衰落现象,大型物体的反射和
折射更是主要的不可控因素。而将 RIS 部署在无线传输环境中各类物体的表面,有望突破
传统无线信道不可控性,构建智能可编程无线环境,引入未来无线通信的新范式
[4][5]
。一方
面,RIS 可以主动地丰富信道散射条件,增强无线通信系统的复用增益
[6]
;另一方面,RIS
可以在三维空间中实现信号传播方向调控及同相位叠加,增大接收信号强度,提高通信设备
之间的传输性能
[7]
。因此,RIS 有很大潜力用于未来无线网络的覆盖增强和容量提升,提供
虚拟视距链路、消除局部覆盖空洞、服务小区边缘用户、解决小区间同频干扰等,进而实现
智能可重构的无线环境
[6][8]
。智能无线环境大大扩展了软件定义网络的范畴,即未来网络通
过 RIS 演进成为以软件为基础的可重构智能平台,能够自主适应环境变化并提供相应的功
能服务
[9][10]
。RIS 还可以具有电磁吸收、透射和散射等能力,根据所需无线功能对无线信号
进行动态调控,例如保障通信网络安全、减小电磁污染、支持无源物联网、使能无线能量传
输和辅助定位感知等应用
[11-13]
。此外,利用 RIS 还可以实现基带信息直接调制至射频载波,
可用于构建新体制阵列式发射机架构,有望降低硬件复杂度和成本
[14]
。
RIS 的应用研究是跨学科的,需要无线通信、射频工程、电磁学和超材料等学科的协同
配合。目前其相关研究主要包括两个方面,一方面是基于数学模型的理论研究,另一方面是
基于原型系统的功能实现和性能测量。在近两年来涌现的原型研究中,东南大学崔铁军院士
团队实现了基于 RIS 的 SISO、MIMO 实时传输以及 RIS 自由空间路径损耗的测量
[15-19]
;MIT
的 RFocus RIS 系统实现了对单个用户的接收信噪比的提高
[20]
;清华大学在发射机上利用 RIS
实现了毫米波波束的实时调控
[21]
;加利福尼亚大学圣迭戈分校(UCSD)的 ScatterMIMO 利
1
包括 5G-Advanced、6G 及其它无线系统
剩余50页未读,继续阅读
通信瓦工
- 粉丝: 199
- 资源: 2589
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功
- 1
- 2
前往页