RIS 的新型大规模天线 & RIS的收发机

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基于 RIS 的新型大规模天线
由于毫米波路损较大，一般需要通过更大规模的天线阵列，以获得更高的阵列赋形增益来弥补路径损耗。受限于成本、功耗、散热等原因，大规模的天线阵列通常采用数模混合波束赋形架构。而 RIS 可以以更低的成本、功耗实现更小体积、质量的大规模天线阵列。

基于 RIS 的发射机架构

使用 RIS 替代基站的传统相控阵天线，可以显著降低基站的成本和功耗。此外，通过数字编码对 RIS 进行智能调控，可以实现更为灵活的波束赋形效果，获得更大的波束扫描角度。大量的 RIS 单元还可以进一步提升 RIS 的波束赋形精度。将 RIS 用作发射机的模拟天线阵列，替代数模混合波束赋形架构中的（全部或部分）模拟阵列部分，信号处理基带部分仍然在 RIS 之外进行。通信时，基站使用数字天线阵列将信号发射到基站配备的 RIS 阵面上，信号经由 RIS 阵面反射/透射后达到目标用户。与传统的天线阵列相比，使用现有的反射/透射型 RIS 作为模拟天线阵列，可能无法直接通过线路与基站的射频电路相连，而是通过空口进行连接。值得注意的是，RIS 作为发射机的模拟天线阵列，一般距离基站较近，因此，可以不考虑定义新的空中接口。由于 RIS 是基站的一部分，也不会改变系统的网络架构。

基于 RIS 的收发机
RIS 可以实现无线通信复用技术，构建多模式复用的发射机。加载特定时空编码的 RIS可用于精准地调控电磁波传播方向和谐波能量分布，集能量辐射和信息调制功能于一体，同时在时间域和空间域编码并处理数字信息。通过优化时空编码矩阵，可以将信息直接加载到电磁波的空间谱和频率谱特征上，来实现空分和频分复用的多通道无线通信技术。基于时空编码 RIS 实现的新体制复用无线通信发射机，具有低成本和简单架构的优势，省去了传统空分和频分复用技术中所需的天线阵列、混频器、滤波器等射频部件。根据目标用户数量和空间位置，采用直接信息编码方案的 RIS 可以同时、独立地向多用户进行实时信息传输，无需数模转换和混频过程；并且具备方向调制和安全通信的特性，在非目标位置的用户无法正确解调信息。这种时空编码 RIS 提供了一种低成本和低复杂度的方案来实施空分和频分复用技术，可以实现 RIS 收发机使能的上下行多用户通信设计以及 RIS 收发机赋能的计算和通信网络设计等，为新体制无线通信发射机设计提供了思路。

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