6G智能超錶面（RIS）技術初探

智能超錶面（RIS）是一項跨學科基礎性創新技術，它具有可編程的人工電磁錶面結構，具有低成本、低功耗和易部署的優勢，應用場景包括無線網絡覆蓋擴展、無線系統容量提升、感知定位、高鐵車廂內覆蓋等，具有廣闊的技術發展前景和工程應用前景。近年來，信息超材料技術取得了一些重要突破，基於智能超錶面的通信得到學術界和工業界的廣泛關註，有望成為未來6G空口的原創性基礎技術。本書從信息超材料的特性、多天線通信技術基礎、智能超錶面中繼技術、智能超錶面中繼的性能模擬評估、初步外場測試驗證和分階段的技術推進等方面對智能超錶面技術進行了較為深入、全面的介紹。本書適合移動通信系統廣大研發人員、信息超材料領域的研究人員，以及高校相關專業的老師和研究生閱讀與參考。

第1章 背景介紹 / 1
1.1 前幾代移動通信的演進 / 1
1.2 6G的相關應用場景和關鍵性能指標 / 5
1.2.1 相關應用場景 / 5
1.2.2 關鍵性能指標 / 9
1.3 信息超材料的發展簡介 / 16
1.4 LTE中繼的基本特性 / 20
1.5 本書的目的和篇章結構 / 25
本章參考文獻 / 26
第2章 信息超材料的特性 / 27
2.1 基本結構與設計原理 / 27
2.1.1 常用器件/材料類型 / 27
2.1.2 基本結構 / 35
2.1.3 設計原理 / 39
2.2 超材料器件模擬和實際性能驗證 / 52
2.2.1 電磁特性模擬 / 52
2.2.2 器件實際性能驗證 / 65
2.3 RIS器件的控制 / 69
2.3.1 器件的非理想特性 / 69
2.3.2 器件控制方式和算法 / 70
本章參考文獻 / 75
第3章 多天線通信技術基礎 / 77
3.1 單用戶空間復用 / 77
3.1.1 開環空間復用 / 78
3.1.2 閉環空間復用 / 86
3.2 多用戶空間復用 / 90
3.2.1 最優方式 / 90
3.2.2 退化形式 / 95
3.3 空間通道模型與有源天線模型 / 97
3.3.1 空間通道模型 / 97
3.3.2 有源天線模型 / 106
本章參考文獻 / 112
第4章 智能超錶面中繼技術 / 114
4.1 智能超錶面中繼的系統模型與理論性能分析 / 114
4.1.1 系統模型 / 115
4.1.2 理論性能分析 / 119
4.1.3 簡化模型與性能分析 / 125
4.2 波束賦形技術 / 130
4.2.1 基於波束反饋 / 130
4.2.2 基於隨機採樣 / 140
4.3 小尺度通道估計與反饋 / 145
本章參考文獻 / 148
第5章 智能超錶面中繼的性能模擬評估 / 149
5.1 鏈路級模擬 / 149
5.1.1 通道模型 / 149
5.1.2 模擬參數和方法 / 151
5.1.3 初步模擬結果 / 153
5.2 系統模擬評估方法 / 157
5.2.1 通道模型與天線單元振子模型 / 157
5.2.2 系統配置與模擬參數假設 / 160
5.3 系統模擬初步結果 / 165
5.4 本章小結 / 173
本章參考文獻 / 174
第6章 初步外場測試驗證 / 175
6.1 南京測試場景與參數設置 / 175
6.1.1 塔下陰影 / 177
6.1.2 室外覆蓋室內 / 179
6.1.3 RIS部署位置 / 181
6.1.4 室外遍歷 / 182
6.2 南京測試結果 / 184
6.2.1 塔下陰影測試結果 / 184
6.2.2 室外覆蓋室內測試結果 / 186
6.2.3 RSRP位置測試結果 / 187
6.2.4 室外遍歷測試結果 / 191
6.3 深圳測試場景與參數設置 / 195
6.3.1 信號增強場景 / 197
6.3.2 外場乾擾場景 / 200
6.4 深圳測試結果 / 202
6.4.1 信號增強場景測試結果 / 202
6.4.2 外場乾擾場景測試結果 / 213
本章參考文獻 / 219
第7章 分階段的技術推進 / 220
7.1 “三步走”的推進 / 220
7.2 3GPP Rel-18網絡控制的直放站 / 222
7.2.1 基本特性 / 222
7.2.2 網絡控制的直放站與智能超錶面中繼的異同 / 230
7.3 未來的研究與標準化 / 235
本章參考文獻 / 242
附錄A 縮略語表 / 243