<unk> 非 ： Globecom 教程

大纲 第1章：导言 i.RIS的背景 ii.RIS基础 iii.硬件设计和原型 第2章RIS的高级算法 i.基于压缩感知的信道估计 ii.两时间尺度信道估计 iii.非平稳信道估计 iv.近场波束训练 v.RIS波束成形设计 第3章RIS的架构设计 i.活动RIS ii.感应RIS iii.THz宽带RIS iv.传输性RIS 第4章RIS的系统级仿真 i.系统级仿真设置 ii.绩效评估结果 iii.RIS的三种操作模式 iv.RISv.s.网络控制中继器(NCR) v.小比例尺渠道模型的探索 第5章RIS试验 i.低于6GHz商业网络的试验 ii.IMT-2030中的原型系统测试 iii.微波消声室试验装置 第6章RIS的标准化 i.4GLTE时代的优先顺序 ii.RIS的可能战略 第7章RIS的未来趋势 Conclusions 系统级仿真设置：天线模型(1) RIS是由大量无源元件组成的反射或透射面板。每个元件可以分别进行相位/幅度/偏振调谐。RIS面板的天线方向图是其所有单个元素的方向图的叠加. RIS天线建模 有源天线元件的最大增益通常假定为8dBi作为无源器件,RIS天线的制造不同于有源天线。 对于半波长间隔的RIS， 单个天线的辐射功率图（3GPPTR38.901） 天线增益假定为5dBi。因此， GE,max=5dBi。 作为反射装置，RIS的天线方向图应符合镜子特征，并在 ￿,￿是方位角和仰角 5dBi 硬件仿真(CST 作为事件角度增加， 增益将衰减 RIS断电时遵循Snell定律。 StudioSuite):入射角30的入射光束° ，对应的反射光束有一个30°平均波瓣(未调谐相位) 系统级仿真设置：天线模型(2) 根据3GPPTR38.901中的天线模型，RIS天线模型可以修改为： 单个阵列的反射图案的最大增益设置为5dBi[1] RIS天线方向图：同时考虑导向矢量and天线增益在入射和反射方向 入射角30°反射角见图主瓣方向30° 入射角60°反射角见图主瓣方向约60° •S：RIS中的元素数 •ws:各元素的相位 •天线面板上反射波的投影矢量 •天线面板上入射波的投影矢量 [1]:5dBi数组的方向性暂时没有考虑 入射角为30°，以及RIS反射模式(无相位调谐) 6G的可重构智能表面：从学术研究到工业Development 入射角为60°，以及RIS反射模式(无相位调谐) 最大增益角基本符合斯涅尔定律，随着入射角的增大，最大反射增益减小，与硬件一致 特点。 3 系统级仿真设置：大规模信道模型 RIS的大规模信道模型 BTS-RIS频道和RIS-UE信道。在远场条件下，基于38.901模型，建立了大规模信道引入两个链路段的模型来计算接收信号功率。 UE处的接收信号功率由BTS-UE(直接)链路的信号强度和BTS-RIS-UE(级联)链路的信号强度组成,直接链路的RSRP计算重用常规模型。接收信号功率级联链路的数量由路径损耗,阴影褪色,and天线增益BTS-RIS和RIS-UE链路 由于入射角的相位差反射角对应的相位差 系统级仿真设置：网络拓扑 7个细胞 21个部门 UE均匀分布在整个小区上，RIS面板部署在小区边缘 位于小区边缘的RIS面板。RIS 面板的法线方向指向基站 UE仅分布在小区边缘，RIS面板从小区中心部署一半，从小区边缘部署一半 UE和RIS面板都分布在小区边缘 位于小区中心和小区边缘中间的RIS。RIS面板的法线方向垂直于基站天线面板的法线方向 绩效评估结果（1） 尽管对相邻小区和同一小区中的其他RIS造成一定的干扰；RIS可以显著改善 系统性能；每个RIS面板增加#个元素和/或每个扇区增加#RIS面板时观察到更高的增益 干涉模型:通过本地RIS+neibour信号在neibourcell 和RIS中直接干扰neibourcell+neibour信号 接收信号功率CDFSINRCDF UE在小区中随机分布小区边缘的RIS 8RIS16*16 7个单元，21个扇区，2.6 GHz阵列：16*16，40* 40间距：0.8λ*0.5λ 每个部门的RIS：8,16 BS高度25mUE高度1.5mRIS高度15m单极 化 #的RIS面板和# 元素 8RIS16*16 8RIS40*40 16RIS40*40 SINR平均值增益SINR线性增益5％UESINR增益 4.31dB 74.9％ 在边缘 13.79％ 2.43dB 122.54％ 6.47dB 511.8％ 7.87dB 240.79％ 7.20dB 1036.5％ 10.6dB 5％SINR线性增益 169.9％ 343.7％ 302.37％ 211.75％ 91.47％ 425.1％ 6G可重构智能表面：从学术研究到产业发展6 3RIS的操作模式(1) 与对移动台透明的RIS相比,非透明RIS的操作需要更先进的信道估计和反馈设计。 3RIS的操作模式 1被动静态RIS 固定梁 2半静态可控RIS 半静态梁 3动态RIS 实时动态梁 移动透明非透明通道 RIS 准静态信道 BS UE 动态信道 两种动态模式： •光束扫描（对手机透明）：基于固定码本的RIS，生成用于覆盖的固定波束 •UE特定的波束成形（可能不透明）：基于单独或级联的信道状态信息，为RIS 和BS联合设计波束成形 3RIS的操作模式(2) •对于小尺寸RIS,波束扫描间隔等于波束宽度,波束扫描具有与UE特定波束成形类似的性能。 •对于大尺寸RIS，UE特定波束成形的性能效益更显著 •UE特定的波束成形（非透明） •光束扫描（对移动透明） •16x16：波束宽度=10°(垂直和水平) •40x40：波束宽度=5°(垂直和水平) RIS阵列16x16 UE均匀分布 RIS阵列40x40 UE均匀分布 阵列 清扫 增益 5%边缘UE增益 16*16 16*16 40*40 10°间隔 20°间隔 10°间隔 0.22dB 0.41dB 0.76dB 1.46dB 7.4dB 2位UE特定 波束形成波束扫描， 10° 2位UE特定 波束形成 RIS阵列 光束扫描 平均增益 光束扫描,20° 16*16 20°间隔 1dB 40*40 10°间隔 RIS阵列16x16 小区边缘处的UE RIS阵列40x40 小区边缘处的UE 44..1ddB 22.44ddBB 随机UE 边缘UE 梁Average RIS与网络控制中继器（NCR）（1） 与NCR相比，RIS的系统模型可以在两个方面有所不同：1）功率放大 能力；2)噪声特性。 •功率放大能力：RIS仅反射传入信号，NCR可以放大传入信号 •噪声特性：RIS不引入噪声，NCR引入并放大噪声 RIS与网络控制中继器（NCR）（2） NCR与RIS：在低频率下，与RIS相比，NCR为RSRP带来更高的增益，但较差 干扰和噪声放大导致的SINR NCR以固定增益放大信号、干扰和噪声 •RSRP(参考信号接收功率)： NCR-UERSRP=NCRAF增益+BTS-NCRRSRP-NCR-UE 耦合损耗 总RSRP=BTS-UERSRP+NCR-UERSRP •SINR（线性）： SINR=总RSRP/(UE接收噪声+直接链路干扰 +邻居BTS-邻居中继器-UE干扰+邻居BTS-服务中继器-UE放大干扰) 其中NCRAF增益可调,但NCRAF增益+BTS-NCRRSRP+ 平均收益RSRP 平均收益 SINR 中继器百分比功率超过最大值 中继器全功率 24.6dB 4.37dB 中继器AF增益40dB 21.4dB 4.57dB ≈45% 中继器AF增益30dB 15.1dB 4.34dB ≈9% RIS40*40，2位量化 7.4dB 7.08dB BTS-NCR噪声+邻居BTS-中继器RSRP干扰 -线性≤继电器Tx功率 SINR RSRP 系统级仿真参数： •UE在小区边缘，每扇区4个NCR/RIS •RIS尺寸：40*40 •NCR天线尺寸：4*8，AF增益30/40dB •频率：2.6GHz RIS与网络控制中继器（NCR）（3） NCRv.s.RIS：在高频带中，与NCR相比，RIS可以形成更精确的波束 NCR和RIS都在高频下执行波束成形 •NCR 波束扫描 •RIS UE特定的波束成形 RSRPSINR 系统级仿真参数： •UE在小区边缘，每扇区4个NCR/RIS •RIS天线尺寸：40*40 •NCR天线：4*8，AF增益30/40dB •频率：26GHz RIS和NCR在高频下的性能差距较小 与低频相比，由于NCR通过波束形成的干扰较小 RIS与网络控制中继器（NCR）（4） 带RIS/dBm的最佳链条 具有 RIS/dBm的最佳链 相对强度/dB -70.22 -75.01 4.79 -94.56 -87.32 -7.23 -81.62 -92.87 11.25 -94.96 -72.32 -22.64 -103.39 -82.18 -21.20 最佳链条w/oNCR/dBm 最优链与 NCR/dBm 相对强度/dB -103.60 -86.67 -16.92 -94.04 -57.99 -36.04 -100.92 -46.82 -54.10 -97.52 -82.88 -14.63 -92.91 -78.78 -14.12 梁设计BS：扫地。NCR：扫梁。RIS：UE特定的波束成形 •在高频中，BS执行波束扫描 •通过RIS的信号功率相当于没有RIS的直接链路 •通过NCR的信号功率比直接链路强得多 6G可重构智能表面：从学术研究到产业发展 12 建议书:在低频中,BS可以同时针对RIS和UE执行波束成形,在高频中,BS可以考虑3种波束成形方案:1)针对UE, 2)针对RIS,3)同时针对UE和RIS。 NCR/RIS 1UE BTS 2 小比例尺通道模型初探(一) 通道建模基础 小尺度参数(SSP)在信道建模中至关重要 小比例尺通道模型初探(二) 两种可能的方法：1）RIS作为BS-UE中的散射之一。2）RIS作为网络节点，分别对BS-RIS链路和RIS-UE链路进行建模 RIS作为散射簇之一 ？ 散射簇1 散射簇2 优点缺点 群集3 散射簇5 散射簇1 散射簇2 散射RIS作为网络节点 散射簇4 RIS作为网络节点，分别对BS-RIS链路和RIS -UE链路的小规模信道进行建模 可以参考38.901进行扩展，每个RIS元素的显式建模 •计算机内存要求和计算复杂度 • RIS作为中的散射簇之一 BS-UE 基于现有平台，在内存和 速度 如何表征RIS散射体？需要澄清RIS散射簇与传统簇之间的差异。 在NLOS中如何建模RIS-UE？ 将RIS建模为两跳集群？ • 小比例尺通道模型初探(3) 考虑方法2：RIS作为网络节点 参数值 集群 12 RIS元素 256 BS元素 8 UE元素 4 RB编号 50 系统级仿真平台提取信道数据(两个跳使用38.901 相位 T域BS-RIS信 道 T域RIS-UE信 道 F域BS-RIS信 FFT 道 F域RIS-UE信 道 IFFT 统一++ 级联F域信道 单数 值 添加F 域通道 添加T 域通道 级联T域信道 FFT SVD * 型号)时域BS-UE信道 直接链 级联链 奇异值 5.65 10.62 3.25 3.77 0.58 1.80 0.29 0.64 条件编号 19.48 16.59 最大条件数 最大功率 Power 5.33 9.74 条件编号 9.28 19.69 阶段1（镜面反射 ） 随机相位(2560分 ) CDF上的条件编号信道增益上的CDF 在直接链路中，增加级联链路将改变奇异值和条件数。改变RIS元素相位将改变组合信道的条件数和接收功率 6G可重构