前言

超材料技术始于20世纪60年代，最初主要用于雷达隐身。近几年超材料的发展有重大突破，尤其在民用领域，通过数字编程的可调器件，改变超表面天线单元的电磁特性，实现对空间电磁波传输特性的改变，具有重塑电磁波传播环境的能力。与传统中继或直放站相比，智能超表面（RIS）不需要功率放大器、射频、馈线和基带处理电路等器件，具有低功耗、低成本、低噪声、易部署等优点，因此，智能超表面技术得到学术界和工业界的广泛关注，有望成为未来6G空口的原创性基础技术，以满足6G移动通信网络的系统频谱效率、功耗、覆盖等的关键性能指标要求。

智能超表面的概念于2014年由东南大学崔铁军院士团队首次提出，并在业界率先完成智能反射面的硬件实现。我国高校和科研机构在智能反射面领域的研究均具有一定的先发优势，并已取得了不少突破性成果。国内的许多企业、高校、研究机构等也都积极进行了产业布局。国家知识产权局提供的专利统计信息显示，在智能超表面领域中，我国专利申请量遥遥领先。国内外有较高影响力的IMT-2030、Future论坛、中国通信标准化协会（CCSA）、IEEE 通信协会（ComSoc）、欧洲电信标准化协会（ETSI）等纷纷成立智能超表面相关的研究组，智能超表面技术联盟（RISTA）也于2022年成立，目前其成员单位已超过110家。

智能超表面是一项新型颠覆性技术，从总体上讲，对它的研究还很不完善，其标准化和实际工程应用仍面临诸多挑战。本书是作者根据近两年的研究探索和在3GPP的一些标准化经验，对智能超表面技术进行初步探讨。本书共7章，第1章为背景介绍，简要回顾了前几代移动通信的演进，并对6G相关场景和关键性能指标、信息超材料的发展和LTE中继的基本特性做了阐述。第2章为信息超材料的特性，从超材料的基本结构、常用器件/材料类型、设计原理、超材料器件仿真和实际性能验证、超材料器件的控制等方面对智能超表面硬件进行了描述。第3章为多天线通信技术基础，分别从单用户开环和闭环空间复用、多用户空间复用、空间信道模型与有源天线模型等方面介绍了智能超表面相关的天线基础知识。第4章为智能超表面中继技术，包括对智能超表面中继系统模型与理论性能分析、波束赋形技术，以及小尺度信道估计与反馈等。第5章为智能超表面中继的性能仿真评估，包含链路级仿真参数和初步仿真结果，系统仿真的信道模型、天线模型、系统配置、仿真参数，以及初步的系统仿真结果。第6章为初步外场测试验证，较为详细地描述了南京和深圳测试中的各种场景、参数设置和测试结果。第7章为分阶段技术的推进，重点介绍了智能超表面的“三步走”发展策略，3GPP Rel-18网络控制的直放站（NCR），以及未来的研究和标准化方向、重要时间点等。不同于一般的技术白皮书和综述性研究报告，本书在内容深度方面有一定的展开和聚焦，面向的读者包括无线通信工程技术人员，以及科研院校的师生。

本书中有些黑白印刷的测试图可能较难分辨各元素，因此，我们提供了部分彩色图的电子文件，可通过华信教育资源网（https: //www.hxedu.com.cn）下载。

本书由袁弋非、苏鑫、顾琪、李亚和张雁茗编著。在写作过程中，作者得到了中国移动研究院张同须、黄宇红、丁海煜、易芝玲、崔春风、王启星、金婧、王菡凝、孙艺玮等专家的大力支持和协助，以及北京邮电大学王亚峰老师团队、东南大学金石和程强老师团队、中国移动广东深圳分公司许乐飞等在系统级仿真、智能超表面算法/硬件设计、智能超表面外场测试方面的鼎力协作，在此表示衷心感谢。同时，感谢电子工业出版社编辑的专业精神和高效工作，使本书能尽早与读者见面。

本书基于作者的有限视角对智能超表面技术进行了初步梳理，写作时间较短，在技术点的阐述上可能存在不完善之处，观点也难免有欠周全。对书中叙述不当的地方，敬请读者谅解，并提出宝贵意见。

编著者
2023年10月