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2023智能超表面技术白皮书
智能超表面技术联盟RISTA· 2024-12-04 14:40
行业投资评级 - 报告未明确给出具体的行业投资评级,但强调了RIS技术在5G和6G网络中的广泛应用前景和潜在机会 [8] 核心观点 - RIS技术是一种基础性创新技术,涉及多学科内容,具有低成本、低功耗和易于部署的优势,在5G和6G网络中展现出广阔的应用前景 [8] - RIS技术能够灵活操控无线信道的电磁特性,构建智能无线电环境,解决无线网络面临的覆盖、吞吐量和鲁棒性等问题 [27] - RIS技术在5G-A阶段的应用主要集中在覆盖增强、吞吐量提升和鲁棒性增强等方面,而在6G阶段则有望与毫米波/太赫兹通信、全双工通信等前沿技术结合 [35] 技术体系 基础理论 - RIS技术基于超材料理论、电磁信息理论和表面电磁学理论,这些理论为RIS的快速发展奠定了坚实基础 [109] - 超材料理论是RIS的基础,RIS被视为可调谐的超表面,能够通过数字编码和编程实现电磁特性的灵活调控 [110] - 电磁信息理论用于揭示RIS无线通信系统的容量极限,建立了新的分析框架 [115] 硬件结构与调制 - RIS硬件架构主要由馈电模块、可重构电磁表面和控制模块组成,其中可重构电磁表面通过集成非线性器件实现对高频通信信号的调控 [128][131] - RIS的类型包括反射型、透射型、反射透射集成型等,不同类型的RIS适用于不同的应用场景 [133] - RIS的阵列设计是核心,电磁单元的设计和优化通过仿真软件进行,阵列的全波仿真和测试验证是确保性能的关键步骤 [139][144] 系统模型与关键技术 - RIS辅助通信系统的信号模型包括传统的通信链路和RIS引入的级联通信链路,接收信号由直接链路和RIS辅助链路共同决定 [158] - RIS信道建模方法包括基于几何的统计建模、基于射线追踪的确定性建模和混合建模方法,这些方法能够准确描述RIS在不同场景下的信道特性 [159][173] - RIS辅助通信网络的关键技术包括信道估计与反馈、波束成形和联合波束成形与信息传输,这些技术能够显著提升系统的通信性能 [203][218][237] 应用场景 5G-A阶段 - RIS在5G-A阶段的应用场景包括覆盖增强、吞吐量提升和鲁棒性增强,通过部署RIS可以有效解决网络覆盖盲区、热点区域容量不足和高频通信系统的传输鲁棒性问题 [36][45][47] 6G阶段 - RIS在6G阶段的应用场景包括毫米波/太赫兹通信、空间通信、集成感知与通信、RIS辅助物联网、无线边缘计算等,这些场景展示了RIS在未来通信网络中的多样化应用潜力 [51][62][72][74][77] 发展趋势 - RIS技术的迭代演进将推动6G技术在5G演进中的螺旋上升,RIS标准化和生态系统的构建将成为未来发展的重要方向 [8][17] - RIS在行业中的应用将逐步从理论研究走向实际部署,标准化和生态合作将加速RIS技术的商业化进程 [17]