面向6G 的可重構(gòu)智能表面應(yīng)用場景研究

［陳學軍］

1 引言

雖然5G 網(wǎng)絡(luò)正在世界范圍內(nèi)大規(guī)模建設(shè)，但其關(guān)鍵的物理層技術(shù)主要涉及sub-6G 波段的大規(guī)模MIMO，而最初設(shè)想作為5G 網(wǎng)絡(luò)三種主要技術(shù)之一的毫米波通信[1]仍在努力發(fā)展之中，其中所受制因素可想而知，其應(yīng)用的關(guān)鍵障礙包括其對阻塞的敏感性、嚴重的路徑損耗導致較差的覆蓋范圍等。然而，隨著一些新型應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，如沉浸式虛擬現(xiàn)實、全息投影、數(shù)字孿生、仿生機器人和腦機接口等，預計在6G 時代進一步得到支持[2]。這些應(yīng)用需要更高的服務(wù)質(zhì)量要求（QoS），如極高的數(shù)據(jù)速率（Tbit/s）、超高的可靠性（99.9999%）和超低的延遲（0.1 ms），在現(xiàn)有5G 系統(tǒng)下難以得到實現(xiàn)。鑒于在較高頻率下有大量可用帶寬，毫米波甚至太赫茲波段的通信將是大勢所趨。一方面基站部署大規(guī)模MIMO 的陣列增益可彌補高頻下的路徑損耗，但卻無法有效解決阻塞問題（如人體、墻體阻擋等），另一方面部署更多的基站盡管可以幫助緩解覆蓋難題，但無論從其基礎(chǔ)設(shè)施（包括回傳管道）還是能耗來看，這顯然是一個飲鴆止渴而難以為繼的解決方案。因此，業(yè)界急需一種新的可大幅降低成本的技術(shù)來解決這些問題。

最近，一種稱作可重構(gòu)智能表面（Reconfigurable Intelligent Surfaces，RIS）被認為是一種有吸引力的關(guān)鍵技術(shù)[3]，有效解決上述問題。通過在大型的建筑物平面（例如室內(nèi)墻壁或天花板、建筑物或室外標牌）上安裝RIS，在障礙物的周圍反射射頻能量，重配無線信道，使得可以建立一條在從毫米波源到接收端之間的視距傳播路徑（LOS），當然低成本會是它能否成功的關(guān)鍵?！?br>