隨著 5G 部署的全面推進(jìn)，設(shè)備供應(yīng)商和服務(wù)提供商正助力消費(fèi)者、各行各業(yè)及政府部門實(shí)現(xiàn)眾多具有深遠(yuǎn)影響的應(yīng)用場(chǎng)景。然而，6G 的愿景遠(yuǎn)不止于此。6G 技術(shù)將提供前所未有的性能、可靠性與安全性，首次實(shí)現(xiàn)社會(huì)的全面互聯(lián)。
什么是智能超表面？
智能超表面，也叫做“可重配智能表面”，或者"智能反射表面”，英文為RIS (Reconfigurable Intelligence Surface），或者IRS (Intelligent Reflection Surface）。RIS是一種新興技術(shù)，能夠定義新的無(wú)線傳輸和傳播模式，并控制通信信道（重塑無(wú)線信道）。
RIS是一種包含電子可控和低功耗模擬處理元件的超表面。可實(shí)時(shí)調(diào)整無(wú)源反射元件的吸收、反射、折射和相位，從而將入射電磁信號(hào)引導(dǎo)到所需方向。反射信號(hào)的相位和振幅使有效信道增益最大化。RIS可以部署在不同的位置，并以最小的成本和努力附著在建筑物、車輛和室內(nèi)墻壁等表面上。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它與目前的無(wú)線電技術(shù)兼容，并在寬頻帶和頻率范圍內(nèi)支持先進(jìn)的無(wú)線波形和全雙工和半雙工通信。
智能超表面有哪些應(yīng)用場(chǎng)景？
1.覆蓋盲區(qū)消除 -當(dāng)基站和終端之間有不可逾越的障礙物時(shí)，它們之間就是非視距信道，終端所能接收到的信號(hào)是非常微弱的。這是，可通過(guò)RIS操控反射波束，對(duì)準(zhǔn)位于盲區(qū)的終端并動(dòng)態(tài)跟蹤，這就相當(dāng)于創(chuàng)建了虛擬的視距路徑，擴(kuò)展了小區(qū)的覆蓋范圍。
2.物理層輔助安全通信 -當(dāng)網(wǎng)絡(luò)探測(cè)到竊聽(tīng)者或者非法用戶時(shí)，可以利用調(diào)控RIS的反射信號(hào)的相位，讓其和直射信號(hào)在接收時(shí)進(jìn)行抵消，從而減少信息泄露。
3. 多流傳輸增秩 -當(dāng)信號(hào)傳輸?shù)沫h(huán)境較為簡(jiǎn)單時(shí)，往往缺乏獨(dú)立的多徑，難以實(shí)現(xiàn)足夠的多流傳輸。通過(guò)RIS的反射，可以人為增加信號(hào)傳播路徑，更好地實(shí)現(xiàn)多流傳輸，提升熱點(diǎn)用戶的吞吐量。
4. 邊緣覆蓋增強(qiáng) -當(dāng)終端（下圖中的終端1）位于小區(qū)邊緣時(shí)，使用RIS動(dòng)態(tài)操控服務(wù)小區(qū)和鄰區(qū)的反射信號(hào)，使服務(wù)小區(qū)的信號(hào)同相疊加增強(qiáng)，來(lái)自鄰區(qū)的信號(hào)則反相疊加抵消，從而有效消除鄰區(qū)干擾。
5.大規(guī)模D2D通信 -RIS可以通過(guò)對(duì)多路信號(hào)的智能反射，可以起到干擾抑制的作用，并同時(shí)進(jìn)行低功率傳輸，有助于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的D2D通信。
6. 物聯(lián)網(wǎng)中無(wú)線功率和信息的傳輸 -無(wú)線攜能通信技術(shù)可以同時(shí)傳輸信號(hào)和能量，即在與無(wú)線設(shè)備進(jìn)行信息交互的同時(shí)，為無(wú)線設(shè)備提供能量。RIS可以起到類似中繼的作用，通過(guò)無(wú)源波束來(lái)補(bǔ)償長(zhǎng)距離傳輸帶來(lái)的巨大能耗，幫助充電區(qū)域提高無(wú)線傳輸功率。
7.室內(nèi)覆蓋 -要解決室內(nèi)覆蓋，可以通過(guò)室外基站信號(hào)穿透建筑外墻或者窗戶，也可以部署專業(yè)的室分系統(tǒng)（蘑菇頭天線或者有源室分布）。而對(duì)于室外穿透室內(nèi)這種方式，可以在建筑窗戶的玻璃表面部署透明的RIS板，操控信號(hào)入射室內(nèi)，并能實(shí)現(xiàn)一定的增益。此外，在室內(nèi)覆蓋場(chǎng)景，可通過(guò)RIS來(lái)操控室分系統(tǒng)的反射信號(hào)，從而增加額外鏈路，提升系統(tǒng)容量及可靠性。
8.新型收發(fā)信機(jī) -RIS可支持實(shí)時(shí)編碼的，可將基帶信號(hào)以編碼的形式導(dǎo)入到RIS控制器，再將目標(biāo)頻段的射頻載波發(fā)射到RIS上，通過(guò)反射就可以將基帶信號(hào)調(diào)制到載波之上。這種架構(gòu)的發(fā)射機(jī)可省去復(fù)雜而低效的射頻鏈，節(jié)省高耗能的混頻器、功放等器件，從而顯著降低發(fā)射機(jī)的成本和功耗。
