6G智能超表面新技术RIS：从无源到有源

从1G到5G，无线信道通常被认为是无线通信系统中不可调控的部分。近年来，随着超材料技术的快速发展，智能超表面技术（Reconfigurable Intelligent Surface, RIS）因其具有调控无线信道的能力，为通信系统的设计提供了一种新的范式，是未来6G中颇有前景的关键技术之一。

　　
智能超表面技术在理论上带来与表面单元数的平方成正比的信噪比增益（对应更高的系统容量），比大规模MIMO可实现的信噪比增益更高，这也是该技术备受关注的主要原因之一。然而，该技术同时也引入了“乘性衰落”效应，即RIS反射路径的衰减与基站到RIS以及RIS到用户这两段路径长度的乘积（而不是其加和）的平方成正比，这将严重“吃掉”RIS带来的增益。

因此，RIS只能在直射径被遮挡的非典型通信场景下获得可观的容量增益，而在直射径较强的典型通信场景中，现有的无源RIS能够带来的实际容量增益是微不足道的（如图2所示，非典型场景下的容量增益为65%，但典型场景下的增益只有3%）。现有绝大部分研究都忽略了这一制约RIS广泛应用的基本问题（比如通常假设直射路径不存在，或者其衰减因子明显高于RIS反射路径）。