智能超表面在波束及信息调控中的应用

程强，戴俊彦，柯俊臣，梁竟程，王思然

（1. 东南大学，江苏 南京 210007；2. 香港城市大学，香港 999077）

1 引言

未来的通信系统对时延、吞吐量以及可靠性等方面提出了更高的要求，特别是在未来的大规模工业物联网以及车联网应用中，大量需求还未得到满足。在当下5G系统部署中，成本、能耗以及系统设计复杂度还存在诸多不足，其在实际应用中还存在许多问题。面向6G超大规模MIMO和太赫兹无线通信，传统无线收/发机硬件架构面临高复杂度、高成本、高能耗等挑战，因此探索新体制收/发机架构具有重要意义。传统无线通信系统无法主动控制无线信道环境，只能通过信道测量建立信道模型并设计收/发机算法。探索突破传统无线信道不可控特性，重塑无线传播环境，进而大幅提升无线通信系统性能，将为无线通信的发展提供新的可能。

智能超表面（reconfigurable intelligent surface，RIS）是一种在亚波长尺度上设计结构单元，并安排单元的排列组合以实现操控电磁波的幅度、相位、极化和频率等信息的二维人工表面。通过使用二进制数字“0”和“1”对智能超表面的单元编码，其中“0”或“1”可代表单元不同的电磁参数，如反/透射幅度、相位、极化等，从而将电磁波在智能超表面的电磁响应数字化，以便于智能超表面的优化和设计[1]。智能超表面单元上通常加载有高速电响应器件（如PIN管、变容管和MEMS开关等），因此可以简单、灵活、快速地控制智能超表面单元在“0”或“1”状态间切换，且损耗极低。在此基础上，通常还会利用……