基于标量衍射理论的RIS波束码本设计

崔亦军/CUI Yijun, 窦建武/DOU Jianwu,刘怡平/LIU Yiping,

（1. 中兴通讯股份有限公司，中国深圳 518057；2. 移动网络和移动多媒体技术国家重点实验室，中国深圳 518055；3. 西安电子科技大学广州研究院，中国广州 510555）

智能电磁表面或可重构智能超表面（RIS）近年来在学术界和工业界得到越来越多的关注[1-10]。作为6G 的潜在技术方向,它为无线传播环境的控制和重构提供了可能。对于在Z方向的尺寸远小于波长而在X、Y方向的尺寸与波长可比拟的超表面[9]，其单元调控的方法包括[2-10]：

（1）控制等效电路中的等效阻抗，比如通过PIN管（PI-N结构二极管）/微机电系统（MEMS）开关/变容二极管来控制；

（2）控制材料参数，比如通过外加电场来调节液晶的介电常数（频带可调），或者在基底材料中引入钇铁石榴石，也可以通过磁场来调节基底材料的磁导率等；

（3）机械控制，即通过微机电系统，利用微马达步进电机来控制辐射单元的方向，进而改变辐射相位；

（4）其他方法，比如光控/光电联合控制等。

目前学术界或工业界RIS的原型主要以单元的相位调控为主。这给RIS单元相位码本增加了恒模的限制。当RIS的目标波束是宽波束时，在恒模约束条件下，如何设计合适的码本是一个关键问题。目前，基于最优化方法进行码本设计是一个研究方向，比如通过遗传算法、梯度下降法或粒子群算法等。但优化目标函数的设计、初始值、优化权值配置等对优化结果的性能影响比较大。在恒模约束限制下，当RIS面板的规模非常大时，优化效率不高的问题尤其突出，同时主波束性能也不佳。……