近日，中国移动研究院6G团队在通信领域顶级刊物《IEEE Communications Magazine》上发表题为《Reconfigurable Intelligent Surface Relay: Lessons of the Past and Strategies for Its Success》 的论文。《IEEE Communications Magazine》是SCI检索工程技术类一区期刊，影响因子9.03。
智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface，RIS）是一种新型的人工电磁表面，通过数字编程的方式智能控制电磁超表面各个单元的电磁特性，实现对空间电磁波的调控，降低无线网络的能量消耗并提高频谱效率，是6G潜在关键技术之一。
研究团队从产业界的角度对RIS中继进行分析梳理，旨在借鉴以往的标准化和部署经验，为其未来的成功部署提供策略。RIS中继是中继技术与多天线技术的有机融合，论文首先简要回顾了4G长期演进（LTE）中的两项与RIS密切相关的技术：中继技术和全维多输入多输出技术(FD-MIMO)，从它们的标准化历程总结经验教训，包括技术的多阶段过渡的必要性，过度设计的弊端，通用部署场景的重要性等。在此基础上，指出了RIS未来能否实现大规模商用的三个重要方面，包括3GPP标准化、RIS设备的硬件和控制、以及RIS辅助通信的信道建模。
3GPP RIS标准化、RIS 硬件/控制和RIS信道建模的各个演进阶段
在3GPP标准化方面，文章先将RIS和现阶段在3GPP R18标准化版本中的NCR进行对比，分析了两者在系统参数、操作、控制信号细节等方面的异同，随后指出在接下来的R19和R20标准化版本中的RIS研究可分两步开展：第一步主要根据大尺度衰落来调整反射进行波束域的控制；第二步将实现更加动态的RIS控制，支持更精准的波束赋形和高级MIMO功能。
在硬件和控制方面，由于RIS元件微电磁环境复杂、分辨率有限以及超表面器件的非理想特性，实际入射角与反射角的关系可能与理论公式发生偏差。因此，文中指出在RIS硬件设计中一些迫切需要解决的问题，例如在较宽的入射角度范围内，如何保证角度关系的一致性等。此外，RIS相位计算复杂度还取决于控制信号设计，传输开销和计算复杂度的权衡也是系统设计需要重点考虑的。
RIS硬件仿真结果显示入射角、反射角与单元相位之间的关系
在RIS辅助通信的信道建模方面，由于RIS是一种含大量无源器件的材料，很难分别单独测量每个RIS单元的信道。同时，为了充分发挥其性能潜力，需要RIS面板有足够的孔径，这使得传播场景变为近场，给信道建模带来了挑战。因此，在下一个R19标准化版本中的RIS，第一步可以假设RIS面板的尺寸中等不大，在远场条件成立下，主要建模大尺度衰落，将广泛使用的GBSM信道模型（3GPP TR 38.901中使用）扩展为级联信道模型。在未来的R20标准化版本中，RIS板的尺寸可以非常大，近场效应显著，可以酌情考虑射线跟踪的方法进行确定性信道建模，能够更准确地描述复杂环境和部署场景下RIS信道的特性。
文章整体从工业界的视角建议了RIS技术各个演进阶段的重点攻关目标，指明了RIS的研究路线，为RIS的标准化提供参考，为6G无线通信的发展提供有力的支撑。
文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9895380
