可重构智能表面（RIS）已成为未来6G通信中具有前途的技术。由于其高矩阵增益、低成本和低功耗，RIS可以提高频谱效率并降低功耗。大多数现有研究中广泛研究的RIS通常是被动RIS。
具体而言，被动RIS由大量被动元件组成，每个元件都能以可控的相移反射入射信号。通过适当调整，使RIS元件反射的信号在接收器处相干相位叠加，可以实现高矩阵增益。
“不幸的是，在实际应用中，这种预期的高容量增益通常在许多通信场景中无法实现。”清华大学无线研究团队负责人戴玲珑教授表示：”这种消极结果的原因是由被动RIS引入的’乘性衰落’效应。”
戴教授指出，发射机-RIS-接收机反射链路的等效路径损耗是发射机-RIS连接和RIS-接收机连接路径损耗的积（而不是和），因此它比未遮挡的直接链路大出数千倍。因此，为了实现显著的容量增益，需要数千个RIS元件来弥补这种严重的路径损耗。
为了克服这种基本限制，戴教授领导的研究团队在他们最近发表的文章中提出了有源RIS的概念。该团队成员、多年从事有源RIS研究的张子健说：“与传统的 passsive RIS 不同，它们可以通过集成到元件中的放大器来放大反射信号，以补偿 RIS 辅助链路的大路径损耗。”
为了表征信号放大并纳入由有源元件引入的噪声，研究团队通过基于制造的有源RIS元件的实验测量开发并验证了有源RIS的信号模型。基于验证的信号模型，他们还分析了有源RIS的渐近性能，并提出了一种联合发射波束成形和反射预编码方案，以最大化有源RIS辅助的多用户多输入单输出（MU-MISO）系统的总速率。
仿真结果表明，在典型的无线系统中，被动RIS仅能实现有限的总速率增益22％，而有源RIS可以实现显着的总速率增益130％，从而克服”乘性衰减”效应。
戴教授表示，他们还开发了一个64元素的有源RIS辅助无线通信样机，旨在揭示有源RIS在实际系统中的显著容量增益。通过将用户移动到不同位置并动态配置有源RIS的相移，研究团队获得了此原型的实验结果。
“与金属板接收功率相比，有源RIS始终可以实现约10 dB的增益，”张说。”有源RIS的数据速率可以保持在约30 Mbps，而具有相同尺寸的金属板的数据速率仅在1 Mbps到2 Mbps之间。”
张解释说，有源RIS的波束成形可以使反射波具有高阵列增益和反射增益，而金属板只能随机反射入射信号，没有相位组合或放大，这最终验证了有源RIS的重要增益。
这些发现发表在期刊IEEE Transactions on Communications上。
版权声明：本文内容转自互联网，本文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，所有权归原作者所有。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容， 请发送邮件至1393616908@qq.com 举报，一经查实，本站将立刻删除。
