可重构超表面研究进展及应用(特邀)

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作者 杨蕾 熊浩然 +3 位作者 吴翰铭 刘珅东 王涌天 黄玲玲 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第3期14-34,I0001,共22页

随着信息技术的快速发展,新型显示、动态成像、智能传感、第六代(6G)无线通信等领域的需求日益增长,超表面作为一种能够对电磁波波前进行灵活调控的新型调控技术,逐渐成为研究的热点。可重构超表面通过引入可调材料或施加外部激励,能够... 随着信息技术的快速发展,新型显示、动态成像、智能传感、第六代(6G)无线通信等领域的需求日益增长,超表面作为一种能够对电磁波波前进行灵活调控的新型调控技术,逐渐成为研究的热点。可重构超表面通过引入可调材料或施加外部激励,能够动态实时调节电磁波的传播特性,如相位、振幅、偏振等,具有极高的灵活性和可定制性,这使其在多种应用领域中展现出广阔的前景,如可重构光学元件、动态结构色显示、智能无线通信、探测与成像系统等。该综述对近年来可重构超表面的研究进展进行了系统梳理,重点介绍了可重构超表面的基本原理、调控机制及其在显示与成像系统、光计算、无线通信等多个应用领域中的进展。文中总结了可重构超表面在高效动态调控、高集成度和大规模制造等方面面临的挑战,展望了未来研究将聚焦于提高材料响应速度、推动超表面的智能化设计以及探索低成本、高稳定性的制造工艺,为实现更高效、智能的光学解决方案提供重要支撑。 展开更多

关键词 超表面 可重构超表面 动态调控 动态显示 光计算 无线通信

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可重构智能超表面使能的协作无线携能同传-非正交多址接入系统安全传输方案

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作者 季薇 刘子卿 +3 位作者 李飞 李汀 梁彦 宋云超 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第2期305-314,共10页

可重构智能超表面(RIS)因能提供额外的无源波束增益被视为一项颇具前景的技术。考虑到未来大型物联网中不同用户服务需求的多样性及信息传输的安全性,该文面向协作无线携能同传-非正交多址接入(SWIPT-NOMA)系统,提出一种RIS使能的安全... 可重构智能超表面(RIS)因能提供额外的无源波束增益被视为一项颇具前景的技术。考虑到未来大型物联网中不同用户服务需求的多样性及信息传输的安全性,该文面向协作无线携能同传-非正交多址接入(SWIPT-NOMA)系统,提出一种RIS使能的安全传输方案。通过合理部署RIS的位置,将其同时作用于直接传输阶段和协作传输阶段。在满足非正交多址接入(NOMA)弱用户信息速率需求、NOMA强用户能量收集需求和基站最小发射功率的条件下,通过联合优化基站的有源波束成形、RIS的相移矩阵、强用户的功率分割系数等来最大化强用户的保密速率。为解决所提的多变量耦合的非凸优化问题,该文基于交替迭代优化算法,对基站的有源波束成形、直接传输阶段的RIS无源波束相移矩阵、协作传输阶段的RIS有源波束相移矩阵以及强用户的功率分割系数等进行了多次交替迭代优化,直至算法收敛。仿真结果验证了该文算法的收敛性,且与其它基准方案相比,所提方案可进一步提高强用户的保密速率。 展开更多

关键词 可重构智能超表面 无线携能同传 非正交多址接入 安全传输

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可重构智能超表面辅助的非视距人体生命体征感知

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作者 李新羽 张静远 +4 位作者 蔡子轩 秦世龙 马骞 游检卫 崔铁军 《电子学报》 北大核心 2025年第1期1-13,共13页

本文提出非视距场景下的无接触式人体生命体征感知方法,将可重构智能超表面与人体无线感知技术相结合,利用可重构智能超表面对电磁波的灵活调控能力,实现有障碍物遮挡情况下的人体生命体征监测.本文首先通过视觉辅助机制,利用Yolo-v7深... 本文提出非视距场景下的无接触式人体生命体征感知方法,将可重构智能超表面与人体无线感知技术相结合,利用可重构智能超表面对电磁波的灵活调控能力,实现有障碍物遮挡情况下的人体生命体征监测.本文首先通过视觉辅助机制,利用Yolo-v7深度学习模型,实现人体目标的定位.在此基础上,可重构智能超表面根据人体位置估计结果进行编码优化,进而改变感知信号传播路径,实现非视距场景下的人体感知;同时,本文针对传统变分模态分解算法在人体生命体征感知方面的不足,进一步提出一种基于滤波的变分模态分解算法,实现人体呼吸、心跳速率的精准估计.实验结果表明,视觉辅助模块可以准确定位人体胸腔所在位置,从而使可重构智能超表面能够精准调控电磁波束,使感知信号聚焦于人体.所提出的基于滤波的变分模态分解算法可以实现人体生命体征精准估计,其呼吸和心跳平均估计误差分别为0.6 RPM和5.3 BPM.与此同时,进一步分析与讨论也证明了基于可重构智能超表面的感知方案在非视距场景下进行人体生命体征感知的有效性和准确性. 展开更多

关键词 可重构智能超表面 非视距感知 人体无线感知 生命体征探测 变态模式分解 视觉辅助

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可重构智能超表面辅助的非地面网络安全传输与轨迹优化

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作者 徐可馨 隆克平 +1 位作者 陆阳 张海君 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第2期296-304,共9页

由于卫星与地面用户之间的直连受限于覆盖范围和链路质量以及非地面网络存在窃听威胁等问题,该文考虑一个无人机中继的非地面网络安全传输系统,引入可重构智能超表面(RIS),提高合法用户信号质量。同时为了兼顾系统高传输速率和高安全需... 由于卫星与地面用户之间的直连受限于覆盖范围和链路质量以及非地面网络存在窃听威胁等问题,该文考虑一个无人机中继的非地面网络安全传输系统,引入可重构智能超表面(RIS),提高合法用户信号质量。同时为了兼顾系统高传输速率和高安全需求,该文设计卫星到无人机的传输速率与地面合法用户的安全速率的加权和作为系统效用,并以此作为优化目标,进而提出一种基于双层双延迟深度确定性策略梯度(TTD3)的联合卫星与无人机波束成形、RIS相移矩阵以及无人机轨迹优化方法,通过采用双层深度强化学习结构解耦波束成形和轨迹优化两个子问题,实现系统效用最大化。仿真结果验证了所提方法在动态非地面网络环境下的有效性,同时在高安全需求下,通过对比不同算法、不同配置方案以及不同RIS元件数量下的仿真结果,证明了该文所提方法能够提升系统安全传输性能。 展开更多

关键词 可重构智能超表面 非地面网络 深度强化学习 安全传输

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组连接超对角可重构智能表面辅助的通信系统低功耗传输方法研究

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作者 王鸿 李培淇 +1 位作者 李鹤一 王培宇 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第7期2073-2079,共7页

可重构智能表面(RIS)被视为未来无线通信中前景广泛的关键技术之一。超对角可重构智能表面(BDRIS)作为RIS的一种新型架构,相移矩阵不限于对角矩阵的结构,为通信系统设计带来了更高的自由度。该文针对组连接BD-RIS辅助的上行通信系统展... 可重构智能表面(RIS)被视为未来无线通信中前景广泛的关键技术之一。超对角可重构智能表面(BDRIS)作为RIS的一种新型架构,相移矩阵不限于对角矩阵的结构,为通信系统设计带来了更高的自由度。该文针对组连接BD-RIS辅助的上行通信系统展开研究,通过联合优化均衡器、用户发射功率和BD-RIS的相移矩阵来降低通信系统的总发射功耗。具体来说,采用最小均方差(MMSE)均衡器使得各个用户接收信干噪比(SINR)最大,接着推导了用户发射功率与相移矩阵之间的表达式,并进一步将相移优化问题转化为无约束的单变量优化问题,最后交替优化均衡器、用户发射功率和BD-RIS相移矩阵使得系统发射功率最小。仿真结果表明,与多种基准方案相比,该文提出的组连接BD-RIS辅助的上行通信系统传输方案能有效降低系统功耗。 展开更多

关键词 超对角可重构智能表面 功率最小化 上行通信 交替优化

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可重构智能超表面辅助的大规模机器类通信深度学习大规模MIMO信道估计 被引量：2

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作者 刘婷 王媛 辛元雪 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4002-4008,共7页

大规模机器类通信(mMTC)是第5代移动通信系统的重要应用场景之一,可实现每平方公里近百万级设备的连接。考虑到mMTC传播环境的复杂性,该文引入可重构智能超表面(RIS)进行上行免授权的传输,由此级联形成用户与RIS、RIS与基站(BS)之间的... 大规模机器类通信(mMTC)是第5代移动通信系统的重要应用场景之一,可实现每平方公里近百万级设备的连接。考虑到mMTC传播环境的复杂性,该文引入可重构智能超表面(RIS)进行上行免授权的传输,由此级联形成用户与RIS、RIS与基站(BS)之间的信道链路,从而有效控制无线信号传输的质量。在此基础上,建立Turbo译码消息传递思想下的降噪学习系统,通过大量的训练数据,以学习RIS辅助的级联信道状态信息,并对其进行估计。此外,该文对RIS辅助的mMTC信道估计结果进行了统计分析,以验证所提方案的准确性。数值仿真结果和理论分析结果表明,该文方法优于其他压缩感知类的方法。 展开更多

关键词 大规模机器类通信 免授权接入 可重构智能超表面 深度学习 信道估计

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智能超表面辅助的非正交多址接入车联网通感一体传输与资源分配优化

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作者 李美玲 朱芸灿 +1 位作者 申陈宁 李兴旺 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第4期1043-1051,共9页

为应对6G密集城市环境下车联网(V2X)通信和传感路径受限问题,该文提出了一种基于可重构智能超表面(RIS)辅助的通感一体化(ISAC)V2X系统框架。针对非视距(NLOS)下的车辆移动性,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,结合ISAC回波信号中的实时信... 为应对6G密集城市环境下车联网(V2X)通信和传感路径受限问题,该文提出了一种基于可重构智能超表面(RIS)辅助的通感一体化(ISAC)V2X系统框架。针对非视距(NLOS)下的车辆移动性,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,结合ISAC回波信号中的实时信道状态信息(CSI),实现对移动车辆位置的跟踪与预测。该文提出基于非正交多址接入技术(NOMA)的多车辆间功率分配优化方案,在保证感知精度的同时提升下行链路通信总速率,并引入Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件作为反馈机制,避免陷入局部最优。仿真结果表明,所提系统在通信性能和感知性能方面优于传统的RIS辅助ISAC-V2X系统。 展开更多

关键词 车联网 通信感知一体化 可重构智能超表面 扩展卡尔曼滤波 非正交多址接入技术

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面向6G可重构智能超表面使能的近场海洋通信信道建模与信号传播机理研究

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作者 江浩 石旺旗 +2 位作者 朱秋明 束锋 WANG Jiangzhou 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期4383-4390,共8页

可重构智能超表面(RIS)作为6G移动通信中的潜在关键技术之一,具有低成本、低能耗和易于部署等特点。该文提出将RIS技术引入至海洋无线通信场景中,可使无线传输环境从不可控变为可控。然而,现有的信道模型难以充分揭示RIS使能基站-海面... 可重构智能超表面(RIS)作为6G移动通信中的潜在关键技术之一,具有低成本、低能耗和易于部署等特点。该文提出将RIS技术引入至海洋无线通信场景中,可使无线传输环境从不可控变为可控。然而,现有的信道模型难以充分揭示RIS使能基站-海面无人船近场通信信号独特的传输机理,信道特性分析方法与建模理论难以在计算准确性与复杂度之间实现平衡。因此,该文通过对RIS使能近场海洋通信中各子信道进行建模,提出空时频多域信号传播机理分析方法,建立RIS使能基站-无人船近场海洋通信参数化统计信道模型,解决现有RIS信道建模方法难以兼顾精度与效率的技术瓶颈问题,提高RIS使能近场海洋通信系统设计过程中的信道模型匹配效率,为我国6G移动通信产业的快速发展提供技术支撑。 展开更多

关键词 可重构智能超表面 近场通信 信道模型 海洋通信

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可重构智能超表面在卫星导航系统中的应用展望 被引量：2

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作者 张可 李井源 +2 位作者 刘增军 黄新明 倪少杰 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期151-157,共7页

高中低轨复杂大型星座是下一代全球卫星导航系统(GNSS)的发展方向,尤其是低轨卫星的大量部署,对卫星段和地面段的波束扫描天线在成本、重量及功耗等方面提出了更高要求,传统的电扫相控阵天线和机械扫描天线均无法较好地满足需求。近些年... 高中低轨复杂大型星座是下一代全球卫星导航系统(GNSS)的发展方向,尤其是低轨卫星的大量部署,对卫星段和地面段的波束扫描天线在成本、重量及功耗等方面提出了更高要求,传统的电扫相控阵天线和机械扫描天线均无法较好地满足需求。近些年,可重构智能超表面(RIS)因其可低成本、低功耗地控制波束传播方向而被极大关注,并在下一代移动通信中被视为能够提升网络容量和覆盖范围的主要关键技术之一,利用RIS来解决卫星导航系统中的天线问题具有较大的潜力,但同时也面临诸多挑战。基于下一代卫星导航系统的发展需求,本文简要介绍了RIS的基本原理及目前的发展现状,重点分析了RIS在卫星导航系统中的应用前景,并提出了需要解决的核心关键技术。 展开更多

关键词 全球卫星导航系统(GNSS) 可重构智能超表面(RIS) 波束控制 信道测量

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基于非理想条件可重构智能超表面辅助无线携能通信-非正交多址接入系统通感性能研究 被引量：7

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作者 李兴旺 王新莹 +3 位作者 田心记 王心水 秦攀科 陈慧 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2434-2442,共9页

为满足日益增长的高效通信和可靠感知需求,该文提出可重构智能超表面(RIS)辅助无线携能通信(SWIPT)-非正交多址接入(NOMA)系统,该系统同时实现目标感知和信息传输。考虑非完美连续干扰消除(SIC)和信道估计误差(CEE)两种非理想因素,分析... 为满足日益增长的高效通信和可靠感知需求,该文提出可重构智能超表面(RIS)辅助无线携能通信(SWIPT)-非正交多址接入(NOMA)系统,该系统同时实现目标感知和信息传输。考虑非完美连续干扰消除(SIC)和信道估计误差(CEE)两种非理想因素,分析了所提系统的可靠性、有效性以及雷达感知性能,分别推导出系统中断概率(OP)、遍历速率(ER)、检测概率(PoD)以及雷达估计信息速率(REIR)的解析表达式。分析结果表明:非完美SIC和CEE对系统的性能有负面影响;中断概率随基站发射功率的增大而减小,在高信噪比区域趋于定值;遍历速率及雷达估计信息速率随基站发射功率增大而增加,在高信噪比区域稳定于一个上限值;在不同的检测阈值下,检测概率随基站发射功率的增大而增大;联合雷达检测和通信覆盖概率(JRDCCP)分别随中断阈值和检测阈值的升高而降低。 展开更多

关键词 通感一体化 可重构智能超表面 无线携能通信 非正交多址接入

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加载可重构智能超表面的无人机通信系统设计与验证 被引量：3

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作者 张馨予 孔祥鲲 +3 位作者 刘子庆 高世奇 王霄鹏 戚楠 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期741-747,共7页

可重构智能超表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)技术由于其卓越的电磁调控能力,被认为是实现下一代无线通信的可行方案。然而,大多数现有的研究依赖于计算机对现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)进行有... 可重构智能超表面(reconfigurable intelligent surface,RIS)技术由于其卓越的电磁调控能力,被认为是实现下一代无线通信的可行方案。然而,大多数现有的研究依赖于计算机对现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)进行有线数据传输来控制超表面,限制了其移动性和灵活性,因此无线系统的通信覆盖范围受到限制。对此本文搭建了一种机载RIS的无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)系统进行无线通信,解决了可编程数字编码超表面的无线控制问题。利用FPGA的无线传输模块发送编码序列切换PIN二极管的工作状态,改变超表面的反射系数,同时UAV携带RIS和FPGA作为可移动的空中基站飞行,使得RIS可以移动到任意地点,将通信信号反射给目标用户。为了验证该系统的可行性,在实验中以2.74%的误码率和12.83%的丢包率成功发送和接收了图片。研究结果表明,UAV辅助RIS技术在通信领域有着潜在的应用前景。 展开更多

关键词 可重构智能超表面(RIS) 无线通信 现场可编程门阵列(FPGA) 无人机(UAV) 幅度调制

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基于无源可重构智能超表面的室内无线信号覆盖增强 被引量：8

12

作者 刘海霞 易浩 +5 位作者 马向进 乐舒瑶 孔旭东 马培 曾宇鑫 李龙 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期32-44,共13页

可重构智能超表面(RIS)是一种新型人工电磁材料,可灵活调控电磁波的频率、幅度、相位、极化、传播方向、波形等特性。在无线通信领域,可利用RIS重构无线通信信道,实现无线信号的盲区覆盖,提高通信质量。首先,概述了RIS技术的发展和研究... 可重构智能超表面(RIS)是一种新型人工电磁材料,可灵活调控电磁波的频率、幅度、相位、极化、传播方向、波形等特性。在无线通信领域,可利用RIS重构无线通信信道,实现无线信号的盲区覆盖,提高通信质量。首先,概述了RIS技术的发展和研究现状,分析了RIS的关键技术和应用场景。然后,提出了一种新型无源RIS,通过无源编码和拼接原理实现了RIS口径可重构和波束可重构特性,具有低成本、低功耗、低复杂度的优点。最后,在实际室内环境下进行了基于无源RIS的室内无线信号盲区覆盖增强实验。通过仿真与实测对比,证明了无源可拼接超表面在无线通信补盲场景应用中的有效性。此外,针对5G/6G毫米波通信,设计了双层十字交叉振子无源RIS,应用到室内典型的L形走廊场景,验证了无源RIS对室内无线信号覆盖的增强效果。 展开更多

关键词 无源可重构智能超表面 信道重构 盲区覆盖 无线通信

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可重构智能超表面设计及其无线通信系统应用 被引量：13

13

作者 马向进 韩家奇 +3 位作者 乐舒瑶 田雨岑 陈斯龙 李龙 《无线电通信技术》 2022年第2期258-268,共11页

可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Metasurface,RIS)是一种新的人工电磁超材料,具有灵活调控电磁波的频率、幅度、相位、波形、极化和传播方向等特性。RIS构建起物理空间和信息空间的桥梁,具有灵活调控电磁波的能力和低成... 可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Metasurface,RIS)是一种新的人工电磁超材料,具有灵活调控电磁波的频率、幅度、相位、波形、极化和传播方向等特性。RIS构建起物理空间和信息空间的桥梁,具有灵活调控电磁波的能力和低成本、低能耗、低质量的优点,将为B5G/6G无线通信技术开辟崭新道路。RIS在提升无线通信的信号功率覆盖范围、增强通信质量和评估蜂窝网络性能扮演着至关重要的角色。针对RIS在无线通信系统中应用,围绕解决非视距下的通信盲区覆盖,阐述RIS硬件系统的工作原理与设计方法;从无源的反射器墙面到有源超表面,从可拼接的无源编码RIS反射面到现场可编程超表面,对RIS发展的历程及其通信系统中的应用进行介绍与分析;最后给出了RIS未来发展方向。 展开更多

关键词 可重构智能超表面 通信盲区覆盖 5G/6G无线通信

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可重构全息超表面辅助卫星通信关键技术 被引量：4

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作者 胡馨元 邓若琪 +2 位作者 邸博雅 张泓亮 宋令阳 《电信科学》 2022年第10期46-56,共11页

超密集低地球轨道卫星通信网络能弥补传统地面网络频谱资源稀缺、覆盖范围有限的不足,有潜力提供全球大规模接入的高速率服务。由于卫星的高速移动性,卫星通信对天线性能,如波束控制能力和天线增益等,也提出了更为严苛的要求。因此,对... 超密集低地球轨道卫星通信网络能弥补传统地面网络频谱资源稀缺、覆盖范围有限的不足,有潜力提供全球大规模接入的高速率服务。由于卫星的高速移动性,卫星通信对天线性能,如波束控制能力和天线增益等,也提出了更为严苛的要求。因此,对一种新型的超材料天线——可重构全息超表面(reconfigurable holographic surface,RHS)辅助卫星通信展开了研究。RHS采用全息原理对超材料单元进行电控,从而实现波束成形。基于RHS的硬件结构和全息工作原理,提出了一种RHS辅助多卫星通信方案,该方案同时考虑卫星跟踪和数据传输。同时,设计了全息波束成形优化算法以最大化和速率。仿真结果验证了所提方案的有效性并表明了相较于传统相控阵天线,RHS提供了一种成本效益更高的卫星通信支持方式。 展开更多

关键词 可重构全息超表面 全息波束成形 低轨卫星通信

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基于一种新型架构的可重构智能超表面研究

15

作者 张顺利 赵薇 +3 位作者 侯芸芳 司马博羽 张若愚 吴文 《微波学报》 CSCD 北大核心 2023年第S01期301-305,共5页

本文介绍了一种可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)体系结构设计。该结构包括一块贴片天线、一块RIS和一个功率放大器。第一块天线接收的信号通过功率放大器馈入第二块RIS,前者固定指向基站,后者可以对信号相位... 本文介绍了一种可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)体系结构设计。该结构包括一块贴片天线、一块RIS和一个功率放大器。第一块天线接收的信号通过功率放大器馈入第二块RIS,前者固定指向基站,后者可以对信号相位调控。通过引入单个功率放大器,新设计克服了传统RIS的信号路径损耗问题,提高了信号的强度和质量。本文利用理论分析、仿真和信噪比(SNR)比较,验证了新设计相对于传统RIS的优势。相比于传统的无源RIS结构,新设计的优势显而易见。它不仅减弱了路径损耗,还简化了实施过程,降低自干扰,提高了通信系统的性能和可靠性。 展开更多

关键词 可重构智能超表面(RIS) 有源RIS 功率放大器 路径损耗 信噪比(SNR)

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全息无线电:全息超表面赋能的超大规模MIMO新范式 被引量：5

16

作者 邓若琪 张雨童 +3 位作者 张浩波 邸博雅 张泓亮 宋令阳 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期2984-2995,共12页

得益于空间复用能力,超大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术成为未来第六代通信提供高速数据服务和全球海量网络接入的关键技术之一.传统的大规模MIMO技术主要依托装配有高分辨率移相器的大规模相控阵来实现.... 得益于空间复用能力,超大规模多输入多输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)技术成为未来第六代通信提供高速数据服务和全球海量网络接入的关键技术之一.传统的大规模MIMO技术主要依托装配有高分辨率移相器的大规模相控阵来实现.然而,移相电路的高功耗与高硬件成本阻碍了超大规模相控阵在实际工程中的应用,从而阻碍了超大规模MIMO的实际部署与发展.本文考虑了一种超大规模MIMO的新范式——全息无线电.在全息无线电中,大量微小而廉价的天线单元紧密集成,在低硬件成本的情况下达到高方向性增益,从而能够对电磁波进行灵活的调控并有效提升无线通信性能.本文提出利用一种名为可重构全息超表面(Reconfigurable Holographic Surface,RHS)的新型超材料天线来实现全息无线电.具体而言,RHS由大量低成本低功耗可调谐超材料单元组成,其馈源与超表面集成为一体并产生电磁波,电磁波沿着超表面传播并逐一激励RHS辐射单元,每个RHS辐射单元会根据全息干涉原理在超表面上构建全息图案控制电磁波的辐射幅值从而实现全息波束成形.根据RHS的工作原理,本文介绍了一种低复杂度的新型多址接入技术——全息多址接入(Holographic-pattern Division Multiple Access,HDMA)技术,其主要思想是将所有发射信号映射叠加至超表面构建的单一全息图样上从而为多用户提供数据传输服务.本文对HDMA方案进行了优化设计以最大化RHS辅助下的多用户广播通信系统能量效率.为了进一步验证HDMA技术的有效性,本文实现了二维RHS阵列的原型机并搭建了RHS辅助下的全息无线电通信平台.基于HDMA技术,该通信平台能够以低功耗支持多用户高清视频的实时传输.实验结果表明RHS具有以简单的布线方式和低功耗实现定向增益的巨大潜力,从而进一步验证了利用RHS实现全息无线电的可行性.此外,本文还讨论了基于RHS的全息无线电的未来研究方向和关键挑战. 展开更多

关键词 第六代通信 全息无线电 超大规模多输入多输出 可重构全息超表面 全息多址接入

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非理想RIS辅助MIMO系统稀疏信道估计与阵列阻塞诊断

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作者 李双志 雷豪杰 郭新 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第8期2573-2583,共11页

针对非理想可重构智能超表面(RIS)辅助毫米波多输入多输出(MIMO)系统信道状态信息获取问题,该文提出一种稀疏级联信道参数与阵列阻塞向量联合估计方案。首先,设计信道训练帧结构,将接收信号建模为张量模型。然后,基于张量的平行因子分... 针对非理想可重构智能超表面(RIS)辅助毫米波多输入多输出(MIMO)系统信道状态信息获取问题,该文提出一种稀疏级联信道参数与阵列阻塞向量联合估计方案。首先,设计信道训练帧结构,将接收信号建模为张量模型。然后,基于张量的平行因子分解模型,分析毫米波信道参数与阻塞向量之间的内在关联,实现对收发端空域信道参数的有效估计。基于这些空间角频率,构建出同时反映剩余信道参数和阻塞信息的耦合观测矩阵。最后,通过利用多径信道和阻塞向量的双稀疏特性,完成剩余信道参数的估计和阻塞诊断。仿真结果表明,所提方案的信道估计和阻塞诊断性能表现优于对照方案。 展开更多

关键词 毫米波MIMO 可重构智能超表面(RIS) 信道估计 阻塞诊断

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RIS辅助的全双工中继协作NOMA系统性能分析

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作者 董国青 杨震 +1 位作者 冯友宏 吕斌 《南京邮电大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期30-38,共9页

可重构智能超表面(RIS)是一种可以增强无线通信网络性能和覆盖范围的新兴技术。提出了一种RIS辅助的下行协作全双工中继非正交多址(NOMA)接入方案。在该方案中,RIS和用户中继协作将基站信号传输给小区边缘用户。为了评估该系统传输的可... 可重构智能超表面(RIS)是一种可以增强无线通信网络性能和覆盖范围的新兴技术。提出了一种RIS辅助的下行协作全双工中继非正交多址(NOMA)接入方案。在该方案中,RIS和用户中继协作将基站信号传输给小区边缘用户。为了评估该系统传输的可靠性,首先推导出用户中断概率的闭合表达式。进一步,在高信噪比条件下对中断概率进行渐近分析,得出用户的分集增益。仿真结果验证了理论分析的正确性,并揭示随着RIS反射单元数量的增加,近端用户的中断概率显著降低,而远端用户的中断概率先降低后保持不变。 展开更多

关键词 可重构智能超表面 全双工中继 非正交多址接入 中断概率 分集增益

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RIS辅助高铁毫米波无线通信多普勒频移补偿技术

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作者 马铂琳 甄姬娜 +3 位作者 张昶 申凌峰 杨靖雅 王宁 《北京交通大学学报》 北大核心 2025年第3期147-156,共10页

在可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的高铁毫米波无线通信系统中,为克服高速、高动态通信场景下电磁波的多普勒效应引起的频率偏移,对RIS辅助的多普勒频移补偿技术进行研究.首先,在时变3D Saleh-Valenzuel... 在可重构智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)辅助的高铁毫米波无线通信系统中,为克服高速、高动态通信场景下电磁波的多普勒效应引起的频率偏移,对RIS辅助的多普勒频移补偿技术进行研究.首先,在时变3D Saleh-Valenzuela毫米波信道模型下,推导多普勒频移的表达式,以补偿级联链路多普勒频移为目标设计最优RIS相移矩阵;然后,考虑到估计车速时产生的误差,分析速度估计误差及其概率密度函数(Probability Density Function,PDF),由此计算得到残余多普勒误差并讨论其在研究场景中的影响;最后,为评估补偿后的系统性能,推导频谱效率(Spectral Efficiency,SE)和中断概率(Outage Probability,OP)的表达式,并通过仿真实验验证所提出方案的有效性.仿真结果表明:以多普勒频移最小化代替常见的接收功率最大化为优化目标,可以将多普勒频移完全消除;在RIS数量为322、基站天线高度为50 m的情况下,列车行驶到RIS附近时的SE增加了5.87 bit/(s·Hz);当基站天线高度为30 m、50 m和70 m时,OP的变化范围在5×10^(-3)和6×10^(-3)之间. 展开更多

关键词 可重构智能超表面 高铁毫米波无线通信 多普勒频移补偿 相移矩阵优化

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STAR-RIS辅助的NOMA系统物理层安全性能优化 被引量：2

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作者 李美玲 王玉旻 +1 位作者 王思敬 张海君 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期214-225,共12页

针对实际通信场景中非理想信道状态信息以及非理想串行干扰删除等非理想因素的强耦合特性使可同时反射和透射的可重构智能超表面(STAR-RIS)辅助的非正交多址接入(NOMA)传输系统安全性能无法准确衡量的问题,提出了基于惩罚对偶分解(PDD)... 针对实际通信场景中非理想信道状态信息以及非理想串行干扰删除等非理想因素的强耦合特性使可同时反射和透射的可重构智能超表面(STAR-RIS)辅助的非正交多址接入(NOMA)传输系统安全性能无法准确衡量的问题,提出了基于惩罚对偶分解(PDD)和块坐标下降(BCD)的融合算法,联合优化基站的波束成形矢量和STAR-RIS相移系数,实现系统最低安全传输速率的最大化。结果表明,所提融合算法相比BCD算法可以明显增加最低安全传输速率,性能至少提升10%。 展开更多

关键词 可同时反射和透射的可重构智能超表面 非正交多址接入 物理层安全 块坐标下降 惩罚对偶分解

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