?？?G與智能超表面

東南大學副校長、首席教授、博士生導師，國家級高層次人才、國家自然科學基金杰出青年科學基金獲得者、江蘇省特聘教授。長期從事移動通信的教學和研究工作，圍繞蜂窩移動通信理論與關鍵技術、物聯網理論與關鍵技術、智能超表面技術，以及人工智能在移動通信中的應用等領域開展研究工作。在國際國內核心期刊及學術會議上發表學術論文600余篇；授權國際／國家發明專利90余項，出版專著2部，教材1本。研究成果獲省部級科學技術一等獎4項、二等獎1項、IEEE通信學會萊斯獎1項、IEEE信號處理學會最佳論文獎／青年作者最佳論文獎、China Communications最佳論文獎、ElectronicsLetters最佳論文獎、National Science Review最佳論文獎、Journal of Communications andInformation Networks青年作者最佳論文獎、以及十余個國際重要學術會議最佳論文獎，2014年至今連續入選愛思唯爾中國高被引學者，2019年至今連續人選科睿唯安全球高被引學者。主持承擔并完成多項國家級科研項目，包括國家自然科學基金杰出青年基金／重點基金／專頊項目／優秀青年科學基金各1項、國家科技重大專項課題2項、科技部國際合作項目1項等，承擔華為技術有限公司、Intel中國研究院等企業合作項目多項。指導本科生獲“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽特等獎、一等獎以及“創青春”全國大學生創業大賽金獎；指導研究生獲得中國電子學會優秀博士學位論文、中國通信學會優秀博士論文以及江蘇省優秀博士學位論文。

東南大學副研究員、博士生導師，獲中國電子學會優秀博士學位論文、入選江蘇省科協青年科技人才托舉工程。從事無線通信與智能超表面研究，研究成果3篇人選ESI熱點論文，6篇入選ESI高被引論文，6篇人選IEEE推薦的智能超表面Best Readings。第一作者成果獲IEEE通信學會亞太區杰出論文獎、Electronics Letters最佳論文獎、China Communications最佳論文獎、中國科協優秀科技論文獎。完成中國信息通信研究院牽頭的IMT-2030 6G智能超表面技術第一階段測試驗證，指導學生獲得“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽全國特等獎、研究生電子設計競賽全國總決賽華為6G先進無線探索方向冠軍。

內容導讀

智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface．RIS）已成為6G研究熱點之一，有望以低成本、低能耗、可編程的方式實現無線網絡的覆蓋性能增強與系統容量提升，對構建6G網絡及發展其關鍵使能技術具有重要意義。智能超表面技術的研究，需要多學科的協同配合，涉及無線通信領域與超材料、物理學、電磁學領域的學科交叉與協同配合。當前，智能超表面的研究和發展仍面臨諸多開放性問題：基于實測數據的智能超表面信道模型、智能超表面的無線通信基礎理論、完整傳輸方案的設計優化、應用場景的聚焦、標準化前景的討論、面向通信需求的智能超表面硬件功能與接口設計等。鑒于上述情況，為了更好地將我國智能超表面的最新研究成果介紹給讀者，促進6G前沿技術發展，我們組織了本?？?。

智能超表面起源于數字編碼與現場可編程超材料及融合電磁物理世界與數字世界的信息超材料，在SG和未來6G網絡中具有重要機遇和應用前景。崔鐵軍院士觀點文章《面向6G的信息超材料和智能超表面通信與感知技術》對基于信息超材料和智能超表面的通信與感知理論、基本算法和系統設計進行了闡述與分類，對信息超材料和智能超表面的進一步發展進行了展望，并討論了實際部署與應用面臨的挑戰和相關潛在技術路徑。

在信道模型方面，《面向6G的RIS信道測量與建模研究進展》綜述了智能超表面信道的測量與建模研究進展，介紹了基于時域的智能超表面信道測量平臺，分析了反射系數、散射方向圖和級聯路損三個特性，總結了智能超表面信道建模方法，給出了一種基于現有SG標準的3D幾何統計性信道模型擴展的建模方法，以及基于此方法的智能超表面信道仿真平臺。

在信道估計與波束成形設計方面，《智能反射面輔助通信中的信道估計方法》根據不同用戶的智能超表面級聯反射信道都包含基站至智能超表面之間公共反射信道，介紹了兩階段信道估計算法和先量化后估計的信道估計框架，利用信道相關性降低信道估計時間開銷。在智能超表面輔助的去蜂窩大規模MIMO系統場景中，《RIS輔助去蜂窩大規模MIMO系統低復雜度預編碼算法設計》以最大化系統的和速率為優化目標，提出了一種低復雜度預編碼和智能超表面反射相位交替優化算法，大幅降低了預編碼的計算復雜度。隨著智能超表面尺寸的增大和傳輸頻段的提升，傳統的平面波模型面臨挑戰，《智能超表面近場通信的機遇與挑戰》研究了近場球面波的傳輸模型，并設計了智能超表面聚焦預編碼、聚束預編碼以及軌道角動量預編碼方案和傳輸策略?！冻笠幠Ｖ悄芊瓷涿孑o助的近場移動通信研究》介紹了近場信道模型下的通信性能極限，從基站波束對準、超大規模智能反射面波束訓練以及波束跟蹤三方面介紹了波束管理設計，討論了近場通信的關鍵設計難題以及有前景的解決辦法。

在覆蓋增強應用與網絡架構方案方面，《智能反射面輔助的覆蓋增強技術綜述》對應用場景、問題建模及求解方案進行了歸納，并按照大尺度網絡覆蓋優化、小尺度區域覆蓋控制以及離散相位碼本下的實際部署測試三種典型場景進行了綜述與展望?！吨悄艹砻嬷欣^的系統方案設計》介紹了智能超表面輔助通信系統的基于頻分的初始接人方案、基于尋呼消息的半靜態節能控制方案、與入射角和頻率有關的碼本設計方案，為智能超表面中繼系統的方案設計提供了參考?！吨悄艹砻尜x能5G-A/6G網絡的思考》討論了覆蓋增強等典型應用場景，分析了智能超表面在信道側和收發端不同場景下的應用價值，指出了基于網絡控制、自主調控和終端控制三種智能超表面管控方案的差異?！犊芍貥嬛悄鼙砻孑o助通信系統網絡架構演進綜述》介紹了集中式、分布式、混合式智能超表面三種網絡架構，根據數據轉發類型的不同討論了在LOS/NLOS環境下智能超表面輔助通信的網絡架構，展望了面臨的挑戰以及未來研究趨勢。《多RIS輔助通信網絡協同傳輸性能研究》研究了智能超表面分布式和機會式輔助策略，從中斷概率和信道容量兩種性能指標分別對兩種方案的性能進行了評估和分析。

在基于智能超表面的通感一體化方面，《RIS輔助毫米波通感一體化關鍵技術與研究進展》闡述了該方向的發展過程與國內外研究現狀，討論了研究中的相關關鍵技術，介紹了該領域已有的研究成果，進而展望了智能超表面輔助毫米波通感一體化未來的發展方向和面臨的挑戰?！痘诮y計CSI的RIS輔助通感一體化波束成形設計》提出了一種利用統計信道狀態信息的聯合波束成形設計方案，在感知性能約束下，設計了一種最優基站發送協方差矩陣和智能超表面對角相移矩陣的交替優化算法，揭示了通信與感知性能之間的折衷關系。《基于RIS輔助的通信感知一體化技術研究》介紹了采用OTFS作為智能超表面輔助通信感知一體化波形的優勢，并提出了可以設計波束色散影響下通信感知多任務參數低開銷估計算法，以及通過高低頻協作通信感知波束優化來協同控制功率和調度無線資源的思路?！吨悄艹砻孑o助聯合雷達與通信系統設計》在總體發射功率約束下，對系統的加權和速率與探測性能進行了優化設計，使用一種交替算法提高了系統的通信性能和方向探測性能。

在與無人機、深度學習、語義通信等領域結合方面，《基于智能超表面的無人機移動邊緣計算綜述》討論了該場景下的協作方式，梳理了在設計過程中需要考慮的關鍵問題以及可采取的解決方法，闡述了未來的研究方向，包括智能超表面和無人機移動邊緣計算技術的系統安全性和可靠性增強。《基于深度學習的有源智能超表面通信系統》提出了一種基于端到端學習的有源智能超表面輔助的通信系統框架，將通信過程建模為自編碼器結構，對各通信模塊進行了聯合優化，仿真結果表明可以有效補償乘性衰落下的高路徑損耗?！吨悄芊瓷涿嬖鰪姷亩酂o人機輔助語義通信資源優化》對無人機軌跡、智能反射面一無人機軌跡、智能反射面相移和語義符號數量進行了優化設計，仿真結果表明引入智能反射面可以有效提升語義通信系統的性能。

在智能超表面硬件實現與原型系統驗證方面，《雙線極化寬帶1-bit可編程智能超表面設計》設計了一種具有極化轉換能力的1-bit雙極化可調控超表面，在完成雙線極化電磁波極化轉換的同時，可以實現3.5 GHz附近的1-bit相位調控，所建立的16x16陣列在+500范圍內可以實現筆形波束掃描，相對帶寬達到36.7%?！兑环N雙極化1-bit相位調控智能超表面》設計了一種雙極化1-bit相位調控超表面，在不同極化方向下可實現1-bit相位獨立調控，且具有300以內的斜入射角度穩定性，組成的10x10超表面陣列在空間中具有靈活的波束調控能力?！痘谥悄艹砻娴亩S相掃天線》設計了一種基于智能超表面的相控陣天線，包括超表面陣列、饋電系統和控制系統，采用了自支撐饋源降低了天線饋源復雜度，在7.7、8.0、8.3 GHz的測試增益為24. 72、24. 92、25. 06dBi，掃描特性良好。《基于2bit超表面的單階諧波波束掃描》設計了一種角度不敏感的2bit超表面單元并組建32x32陣列，通過使用多目標遺傳算法進行優化，有效壓低正一階諧波的波束副瓣，實現了超表面在600范圍內的諧波波束掃描。《新型可重構分布式天線與反射面：性能分析與原型驗證》提出了一種名為可重構分布式天線與反射面（RDARS）的新型無線通信系統架構，陣面單元可靈活地切換為“反射態”與“連接態”，為系統引入了“反射增益”與“分布式增益”并實現性能與功耗的平衡。在理論分析和仿真結果的基礎上，構建了采用RDARS的原型樣機進行實驗，驗證了該架構的可行性與其帶來的顯著性能增益。

綜上所述，本?？w智能超表面無線通信領域的前沿趨勢、信道測量與建模、信道估計與波束成形、覆蓋增強應用與網絡架構方案、基于智能超表面的通感一體化，與無人機、深度學習、語義通信等領域結合，智能超表面硬件實現與原型系統驗證等多個方面，希望能夠給廣大讀者了解6G智能超表面技術提供有益的啟示和參考。最后，感謝?？u審專家及時、耐心、細致的評審工作；衷心感謝各位作者的辛勤工作和精心撰稿！