面向6G的智能表面技术综述

【摘  要】智能表面技术是6G潜在关键技术之一，可以明显提升通信系统的覆盖效果。本文基于智能表面的工作特点和在6G系统中的应用场景，分析了智能表面的控制理论。理论和实验研究表明，智能表面技术可以在降低部署成本的同时实现覆盖增强、波束赋形等多种功能。

【关键词】6G；智能表面；MIMO；覆盖增强；超表面

0   引言

智能表面是一个跨学科新兴技术，在学术界也被称为大型智能表面(Large Intelligent Surface)，可重配智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface)，金属超表面(Metasurface)，软件定义超表面(Software Defined Surface/Metasurface)等。智能表面技术最早由电磁学、材料学的科学家进行研究，之后被引入实际应用中，例如电磁隐身材料、全息成像、雷达波束扫描等。智能表面在20世纪就已经被提出，其技术前身是军用雷达和反雷达设备，主要应用于毫米波、太赫兹等高频波段，因此在早期并没有引起移动通信系统的关注。2017年，Nature Communication杂志上发表了一篇智能表面相关论文[1]，论文中介绍了工作于7.8 GHz频段的反射型智能表面，通过1 bit相位控制实现了动态全息成像。智能表面技术再次受到业界广泛关注，尤其是通信界的关注，被认为是6G系统的潜在关键技术之一。

在5G和6G阶段，为支持更高的数据通信速率，毫米波和太赫兹的频段被逐渐开放出来用于无线通信。2019年世界无线电通信大会WRC19对毫米波做了进一步修订，将26 GHz、40 GHz、66 GHz频段划分为5G及国际移动通信系统未来发展的频段。2019年4月