在6G的研究中，智能超表面技术或可重构的智能表面技术，被广泛提及，被认为是6G的关键技术之一，也是产业链发力的重点。现阶段RIS技术的研究主要集中在理论模型的构建与计算仿真，RIS在现实中的标准制定、工程实现等大量问题依然有待研究。但RIS作为新生技术，已经开始展现出其巨大的魅力，未来必将成为6G通信的研究热点，其应用范围也会越来越深入和广泛。

一、智能超表面技术

智能超表面技术（简称 RIS）：是一种具有可编程电磁特性的人工电磁表面结构，由大量精心设计的电磁单元排列组成，通过控制电路可以动态地调控电磁单元的电磁性质，实现三维空间内无线信号传播特性的智能化重构，进而突破了传统无线环境被动适应的局限性，是未来6G中颇有前景的关键技术之一。

智能超表面作为一种基础性创新技术，具有低成本、低功耗和易部署的优势，应用场景包括确定性无线传输、无线覆盖补盲、无线覆盖扩展、无线系统容量增强、室内车厢等专用场景覆盖等等，具有广阔的技术发展前景和工程应用前景。

智能超表面技术已经成为未来无线通信的关键使能技术之一，有望在未来几年快速部署在 5.5G 和 6G 网络中。

将该技术引入到无线通信领域，将对未来的无线通信产生巨大影响。关于应用前景，智能超表面基本可以覆盖到无线通信领域的方方面面。

二、重要的应用

具体而言，该项技术可在以下几个方面实现重要的应用：

第一，6G 无线通信信号的覆盖和补盲。传统的蜂窝部署可能存在覆盖空洞区域，例如建筑物的遮挡等，有效的通信链路被阻挡，用户不能获得较好的服务。RIS 可部署在基站和覆盖盲区之间，通过有效的反射使传输信号到达覆盖空洞中的用户，保证空洞或者信号盲区域的用户的覆盖。此外，在边缘小区，复杂室内通信等场景，RIS 技术都能提升无线信号的覆盖范围。

第二，室内高精度定位。传统的室内无线定位功能比较有限，且定位精度不高，使用 RIS 可以实现室内的高精度的定位，且有潜力实现 6G 的感知和通信一体化的目标。

第三，6G 无线安全通信。通信的安全问题是一个非常重要的课题，随着物联网的出现以及大量的终端接入网络，通信安全问题越来越棘手，通过 RIS 技术，智能控制电磁波信号的传播方向，用于抵消来自窃听用户处所接收到的基站与窃听者之间的直达链路信号，从而有效地减少信息泄漏。

第四，无线传能和充电。因为 RIS 天然具有电磁波控制能力，该项技术可以被用来收集无线电磁波信号的能量，提供无线传能功能以及给手机等设备无线隔空充电。

三、智能超表面技术又颠覆什么？

1、“减负”无线网络部署难题

无线网络容量需求的持续快速增长，让无处不在的无线连接已经成为现实，同时，随着网络容量需求的不断提升，高度复杂的网络、高成本的硬件和日益增加的能源消耗成为未来无线网络面临的关键问题。

长期以来，受限于材料相对固定的电磁参数，人们对电磁波的控制力仅局限于发射机和接收机，然而，智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface，RIS)技术是一种具有可编程电磁特性的人工电磁表面结构，它包含大量独立的低成本无源亚波长谐振单元。每个RIS单元具备独立的电磁波调控能力，可以通过改变RIS单元的参数、空间分布等来控制每个单元对无线信号的响应，例如相位、幅度、极化等。通过大量RIS单元的无线响应信号的互相叠加，在宏观上形成特定的波束传播特征，从而形成灵活可控的赋形波束。

简单理解来看，智能超表面能够灵活操控信道环境中的电磁特性，进而实现以可编程的方式对空间电磁波进行主动的智能调控，同时，作为超材料的二维实现，RIS天然具有低成本、低能耗和易部署的特性，可用于解决未来无线网络面临的诸多问题。

据悉，从2020年开始，中国学术界与产业界联合，开展了一系列RIS产业推进活动，极大地促进了RIS的技术研究与工程化进程。其中，2020年6月，IMT-2030(6G)推进组无线技术组成立了“RIS任务组”。同年9月，中国通信标准化协会(CCSA)TC5 WG6成立“RIS研究项目”。2021年9月17日，IMT-2030 (6G)推进组在6G研讨会RIS分论坛上正式发布业界首个《智能超表面技术研究报告》。2022年4月7日，智能超表面技术联盟(RISTA)暨第一届会员大会在北京召开，这标志着智能超表面技术联盟正式成立。

在这之中，作为设备商的代表，华为、中兴、中信科移动等设备商纷纷投入在RIS的研发之中。

其中，华为6G研究团队全面投入可重构智能超表面关键技术及原型系统研究工作，在Ku/10GHz中频段、毫米波等6G潜在机会频段，对基础电磁响应、场景化波束赋形、多频段干扰及消除等技术，完成原型系统测试与验证。

中兴通讯也与中国联通在上海完成业内首个5G高频基站与智能超表面反射面板联合部署的技术验证测试。

而聚焦本次的中信科移动，该次实验实现了智能超表面替代传统的相控阵天线、实现高速数据传输，通过毫米波基站，基于智能超表面的大规模天线阵列构建灵活多流波束赋形发射机，实现多流波束赋形高效传输，在业界首次实现了RIS作为基站发射机天线阵列场景，毫米波手持终端接入的技术实验。经室内环境的实地测试，这一系统可以稳定地实现多流数据传输，手持终端单用户下行数据速率可达5Gbps以上，频谱效率达到8.4bps/Hz，体现了良好的性能。

而这一验证结果也初步展现了未来移动通信系统中智能超表面技术在支持多天线维度扩展及传输能力提升方面的巨大潜能，为大规模天线系统的低成本、低功耗与轻量化发展指引了新的方向，为天线规模的进一步扩大、性能的进一步增强以及向着更多应用领域的拓展奠定了基础。

2、“破局”应用网络壁垒

无疑，5G作为新一代信息通信技术的发展方向，承载着数字经济发展的关键支撑，当前，我国正积极开展5G融合应用探索，而应用的背后，稳定的网络覆盖需求持续凸显。

当前，大规模天线技术作为提升频谱效率的重要手段，已经在5G网络中得到广泛应用，然而，随着天线数目的不断增大，单基站成本、功耗、体积重量等约束条件对于超大规模天线应用带来明显制约，使得更大规模天线应用受到很多的限制。

记者了解到，相比于传统的有源天线阵列，RIS具备低成本、低能耗，并且可编程、易部署、以更大天线规模取得高赋形增益等特点，可以被用来增强覆盖、提高吞吐量、提升能效等，同时，将RIS用在发射机，可以更低的成本与能耗实现超大规模天线阵列，可实现更灵活波束赋形，更大的波束扫描角度，简化发射机结构，特别适宜用在中继补盲，拓展覆盖范围。

具体来看，在车联网场景，依托RIS轻量级、小型化、低成本、高效能的特性，可以解决车与车之间或车与基站之间的信号阻塞问题，保障车辆间的动态通信，提升车辆的覆盖范围，为车联网的发展提供了新的解决思路与可行方法，也极大促进了RIS在无人机、通信中的应用与发展;无人机、卫星场景，RIS可以极大减轻的天线阵列自重，减小阵列体积，更易于拓展阵列规模以获得更高的阵列增益，也可以实现空间调制;绿色节能上，将RIS用于能量收集与传输，一方面可以解决RIS自身的能量供给问题，另一方面可以通过RIS反射射频能量来为目标用户提供能量供给，这为绿色通信提供了新的解决思路与可行方法。

3、剑指全新网络范式

当前，6G网络关键技术的研究及技术验证吸引了学术界和产业界的极大关注。事实上，当我们在讨论5G技术和6G技术时，如何界定6G技术和5G技术的范畴是一个很重要的问题。

通过智能超表面技术，可以使得毫米波应用场景取得较大的改善。

一方面可在基站和终端用户之间部署智能超表面设备，通过中继型智能超表面能够在视距通信不可达或信号质量较差的盲区或小区边缘，按需动态建立非视距链路，从而提升网络深度覆盖质量，减少覆盖盲区;但是，中继型智能超表面技术仍然存在级联信道信息获取困难，需要大面积的RIS阵列来保证接收信号能量、无源RIS无法实现高效波束跟踪等技术亟待突破。

另一方面，将RIS作为发射机，和传统天线阵列相比，利用RIS构建了规模更大的天线阵列形态，从而实现毫米波系统实现更大覆盖和更高容量。在索士强看来，随着智能超表面技术的新型天线阵列技术成熟，也可能用于5G-Advanced系统设备中，实现6G技术的5G化应用。

目前，除了基于智能超表面的大规模天线多流传输发射机方案测试验证之外，为了配合IMT-2030(6G)推进组智能超表面技术测试验证工作，中信科移动还开展了针对智能超表面辐射特性与非视距(NLOS)场景及补盲方案等项目的测试，检验了智能超表面的关键性能指标，并验证了智能超表面作为中继的覆盖补充效果。

文章来源： 通信产业报，DeepTech深科技，PingWest品玩