中國移動(dòng)研究院6G團隊研究成果在國際頂級期刊《IEEE Communications Magazine》上發(fā)表

  近日，中國移動(dòng)研究院6G團隊在通信領(lǐng)域頂級刊物《IEEE Communications Magazine》上發(fā)表題為《Reconfigurable Intelligent Surface Relay: Lessons of the Past and Strategies for Its Success》 的論文?！禝EEE Communications Magazine》是SCI檢索工程技術(shù)類(lèi)一區期刊，影響因子9.03。

  智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)是一種新型的人工電磁表面，通過(guò)數字編程的方式智能控制電磁超表面各個(gè)單元的電磁特性，實(shí)現對空間電磁波的調控，降低無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的能量消耗并提高頻譜效率，是6G潛在關(guān)鍵技術(shù)之一。

  研究團隊從產(chǎn)業(yè)界的角度對RIS中繼進(jìn)行分析梳理，旨在借鑒以往的標準化和部署經(jīng)驗，為其未來(lái)的成功部署提供策略。RIS中繼是中繼技術(shù)與多天線(xiàn)技術(shù)的有機融合，論文首先簡(jiǎn)要回顧了4G長(cháng)期演進(jìn)(LTE)中的兩項與RIS密切相關(guān)的技術(shù)：中繼技術(shù)和全維多輸入多輸出技術(shù)(FD-MIMO)，從它們的標準化歷程總結經(jīng)驗教訓，包括技術(shù)的多階段過(guò)渡的必要性，過(guò)度設計的弊端，通用部署場(chǎng)景的重要性等。在此基礎上，指出了RIS未來(lái)能否實(shí)現大規模商用的三個(gè)重要方面，包括3GPP標準化、RIS設備的硬件和控制、以及RIS輔助通信的信道建模。

3GPP RIS標準化、RIS 硬件/控制和RIS信道建模的各個(gè)演進(jìn)階段

  在3GPP標準化方面，文章先將RIS和現階段在3GPP R18標準化版本中的NCR進(jìn)行對比，分析了兩者在系統參數、操作、控制信號細節等方面的異同，隨后指出在接下來(lái)的R19和R20標準化版本中的RIS研究可分兩步開(kāi)展：第一步主要根據大尺度衰落來(lái)調整反射進(jìn)行波束域的控制;第二步將實(shí)現更加動(dòng)態(tài)的RIS控制，支持更精準的波束賦形和高級MIMO功能。

  在硬件和控制方面，由于RIS元件微電磁環(huán)境復雜、分辨率有限以及超表面器件的非理想特性，實(shí)際入射角與反射角的關(guān)系可能與理論公式發(fā)生偏差。因此，文中指出在RIS硬件設計中一些迫切需要解決的問(wèn)題，例如在較寬的入射角度范圍內，如何保證角度關(guān)系的一致性等。此外，RIS相位計算復雜度還取決于控制信號設計，傳輸開(kāi)銷(xiāo)和計算復雜度的權衡也是系統設計需要重點(diǎn)考慮的。

RIS硬件仿真結果顯示入射角、反射角與單元相位之間的關(guān)系

  在RIS輔助通信的信道建模方面，由于RIS是一種含大量無(wú)源器件的材料，很難分別單獨測量每個(gè)RIS單元的信道。同時(shí)，為了充分發(fā)揮其性能潛力，需要RIS面板有足夠的孔徑，這使得傳播場(chǎng)景變?yōu)榻鼒?chǎng)，給信道建模帶來(lái)了挑戰。因此，在下一個(gè)R19標準化版本中的RIS，第一步可以假設RIS面板的尺寸中等不大，在遠場(chǎng)條件成立下，主要建模大尺度衰落，將廣泛使用的GBSM信道模型(3GPP TR 38.901中使用)擴展為級聯(lián)信道模型。在未來(lái)的R20標準化版本中，RIS板的尺寸可以非常大，近場(chǎng)效應顯著(zhù)，可以酌情考慮射線(xiàn)跟蹤的方法進(jìn)行確定性信道建模，能夠更準確地描述復雜環(huán)境和部署場(chǎng)景下RIS信道的特性。

  文章整體從工業(yè)界的視角建議了RIS技術(shù)各個(gè)演進(jìn)階段的重點(diǎn)攻關(guān)目標，指明了RIS的研究路線(xiàn)，為RIS的標準化提供參考，為6G無(wú)線(xiàn)通信的發(fā)展提供有力的支撐。

  文章鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9895380