面向6G的可重構(gòu)智能表面部署與應(yīng)用思考

李南希，朱劍馳，郭婧，陳鵬

（中國(guó)電信股份有限公司研究院，北京 102209）

0 引言

伴隨著通信系統(tǒng)的更替與發(fā)展，每一代通信系統(tǒng)都會(huì)孕育出具有時(shí)代特色的新型業(yè)務(wù)。十幾年前，當(dāng)移動(dòng)用戶(hù)歡喜于數(shù)兆比特每秒的上網(wǎng)速度時(shí)，可能難以想象現(xiàn)今遍地開(kāi)花的戶(hù)外直播以及隨處可以享受到的高清觀影體驗(yàn)。然而，回顧歷代通信系統(tǒng)的發(fā)展，似乎都以更高的用戶(hù)速率作為系統(tǒng)演進(jìn)的主要驅(qū)動(dòng)力，從3G時(shí)代的幾Mbit/s，到4G時(shí)代的1 Gbit/s，再到5G時(shí)代的20 Gbit/s，移動(dòng)通信系統(tǒng)可提供的數(shù)據(jù)速率已經(jīng)逐漸超前于業(yè)務(wù)需求。從目前來(lái)看，業(yè)界還沒(méi)有找到與5G大容量相匹配的殺手級(jí)應(yīng)用，老生常談的8K高清視頻、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)/虛擬現(xiàn)實(shí)都難以給用戶(hù)耳目一新的觸動(dòng)感。移動(dòng)通信系統(tǒng)在邁向下一個(gè)臺(tái)階時(shí)，應(yīng)該向何處邁步，成為了業(yè)界需要首先思考的重要問(wèn)題。

在5G商用部署有序開(kāi)展同時(shí)，全球各個(gè)國(guó)家相繼開(kāi)展了6G的研究工作。2019年3月，在芬蘭舉辦的全球首屆6G峰會(huì)上，來(lái)自全球29個(gè)國(guó)家的通信專(zhuān)家共同討論并擬訂了6G白皮書(shū)《6G泛在無(wú)線(xiàn)智能的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素與研究挑戰(zhàn)》[1]。緊隨其后，業(yè)界圍繞6G愿景、需求以及候選技術(shù)陸續(xù)發(fā)布6G相關(guān)白皮書(shū)，展開(kāi)對(duì)6G時(shí)代的美好暢想[2-4]。雖然6G的雛形尚未形成，但從這些白皮書(shū)所描述的藍(lán)圖中，可以大致總結(jié)出業(yè)界對(duì)6G時(shí)代的愿景：構(gòu)建全維度覆蓋的泛在智聯(lián)數(shù)字世界。根據(jù)這一愿景，首先要解決的是網(wǎng)絡(luò)全維度覆蓋問(wèn)題。5G時(shí)代，解決大容量、廣覆蓋的代價(jià)是高額系統(tǒng)功耗帶來(lái)的龐大電費(fèi)支出。據(jù)業(yè)界估計(jì)5G網(wǎng)絡(luò)的電費(fèi)支出將為4G網(wǎng)絡(luò)的3～4倍左右，這將會(huì)為運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。因此，在向6G網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的過(guò)程中，如何解決低成本、低功耗的系統(tǒng)覆蓋及容量問(wèn)題至關(guān)重要。

近年來(lái)，業(yè)界專(zhuān)家將目光聚焦在可重構(gòu)智能表面（RIS, Reconfigurable Intelligent Surface）這一新興技術(shù)。一方面，RIS與傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備相比，具有低功耗、低成本、低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度等優(yōu)勢(shì)，這恰好切合了6G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的痛點(diǎn)問(wèn)題；另一方面，RIS為突破傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)信道的不確定性和不可控性提供了可能，同時(shí)也為無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸增加了全新的自由度[5-9]。

本文將以RIS的部署與應(yīng)用為著眼點(diǎn)，結(jié)合RIS的潛在應(yīng)用場(chǎng)景，具體分析RIS在部署與應(yīng)用時(shí)所面臨的問(wèn)題以及挑戰(zhàn)，揭示RIS技術(shù)在面向6G部署時(shí)需要著重關(guān)注的痛點(diǎn)問(wèn)題。

1 RIS技術(shù)概述

RIS一般由大量的近無(wú)源電磁器件構(gòu)成，每個(gè)電磁器件都可以對(duì)入射電磁波的相位進(jìn)行控制。經(jīng)由RIS反射或透射后，由于波的干涉作用，電磁波在不同的空間方向上的強(qiáng)弱疊加狀態(tài)會(huì)有所區(qū)別：在某些方向由于干涉相消，導(dǎo)致電磁信號(hào)能量的衰減；在某些方向由于干涉相長(zhǎng)，導(dǎo)致電磁信號(hào)能量的增強(qiáng)。利用RIS的這種特性，可以根據(jù)電磁波的入射方向，有針對(duì)性地對(duì)電磁器件參數(shù)進(jìn)行人為的調(diào)整，從而形成期望的電磁波圖樣，實(shí)現(xiàn)控制電磁波傳輸方向的目的。以RIS作為反射表面為例，其結(jié)構(gòu)及反射波圖樣示意圖如圖1所示：

圖1 RIS及反射波圖樣示意圖

從技術(shù)原理上來(lái)看，RIS技術(shù)與波束賦型技術(shù)有很多相似的地方，它們都是利用波的干涉原理，通過(guò)對(duì)信號(hào)的相位（以及幅度）進(jìn)行調(diào)整以形成期望的波束圖樣，從而提升無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)男阅?。RIS與波束賦形的不同在于：RIS只能在模擬域?qū)o(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，而波束賦形即包含了模擬域的處理，同時(shí)也包含了數(shù)字域的處理。雖然RIS不如波束賦形技術(shù)靈活，但它的成本和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度更低。

從部署的角度來(lái)看，RIS與中繼類(lèi)似，它們都可以作為基站和用戶(hù)之間的中間節(jié)點(diǎn)。RIS與中繼的不同在于：RIS一般不包含射頻鏈路，也即RIS無(wú)法對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼轉(zhuǎn)發(fā)或放大轉(zhuǎn)發(fā)。但也得益于此，RIS不會(huì)引入額外的熱噪聲。另外，由于RIS的輕量特性，使其可以很容易地被嵌入移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中（比如外墻表面、路邊設(shè)施等），這使得RIS的部署更加靈活。

2 RIS潛在應(yīng)用場(chǎng)景

目前，業(yè)界和學(xué)術(shù)界關(guān)于RIS的研究主要聚焦在兩個(gè)方面[5]，一是將RIS作為新型無(wú)線(xiàn)發(fā)射機(jī)，直接參與信號(hào)的調(diào)制和傳輸；二是將RIS作為無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)闹欣^節(jié)點(diǎn)，以反射面的形式改善無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸性能。

對(duì)于基于RIS的新型無(wú)線(xiàn)發(fā)射機(jī)，雖然學(xué)術(shù)界已有一些理論研究成果[10-11]，但其與現(xiàn)有發(fā)射機(jī)相比，在硬件器件和結(jié)構(gòu)上都有較大差異?？紤]到產(chǎn)品發(fā)展的延續(xù)性，這種新型無(wú)線(xiàn)發(fā)射機(jī)可能不會(huì)作為6G的主流產(chǎn)品出現(xiàn)。另外，現(xiàn)有的大規(guī)模MIMO系統(tǒng)的基站產(chǎn)品形態(tài)已相對(duì)穩(wěn)定和成熟，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程處于良性態(tài)勢(shì)，RIS很難打破現(xiàn)有產(chǎn)品的市場(chǎng)環(huán)境，異軍突起。從性能角度來(lái)看，由于RIS一般不包含射頻鏈路器件，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流數(shù)可能難以與現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)匹敵，再加上基于RIS的高階信號(hào)調(diào)制方法也處于研究階段，所以RIS系統(tǒng)的容量可能很難在短期內(nèi)達(dá)到現(xiàn)有MIMO系統(tǒng)的水平。結(jié)合上述分析來(lái)看，基于RIS的新型無(wú)線(xiàn)發(fā)射機(jī)可能不會(huì)成為6G時(shí)代RIS的主流應(yīng)用方式，因此本節(jié)主要考慮將RIS作為無(wú)線(xiàn)傳輸中繼節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用方式，并分析其潛在的應(yīng)用場(chǎng)景與部署方式。

2.1 室外場(chǎng)景

隨著低頻段頻譜資源的耗盡，6G系統(tǒng)需要向更高頻段開(kāi)拓可用的頻譜資源。然而，高頻系統(tǒng)在無(wú)線(xiàn)信號(hào)覆蓋方面存在天然的短板，高頻信號(hào)的傳輸更容易受到物體遮擋而導(dǎo)致無(wú)線(xiàn)鏈路的中斷。如何解決無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問(wèn)題，一直是運(yùn)營(yíng)商所關(guān)注的重點(diǎn)。RIS憑借其輕量、靈活、低成本等天然優(yōu)勢(shì)，很有可能會(huì)在6G網(wǎng)絡(luò)的室外覆蓋場(chǎng)景中發(fā)揮重要的作用。目前來(lái)看，RIS在室外場(chǎng)景的潛在應(yīng)用包括：

（1）建立視距環(huán)境

行人、車(chē)輛的移動(dòng)，甚至由于植被以及樹(shù)葉的生長(zhǎng)，都有可能對(duì)高頻信號(hào)的傳輸產(chǎn)生遮擋，導(dǎo)致傳輸中斷。雖然3GPP NR標(biāo)準(zhǔn)中為高頻頻段專(zhuān)門(mén)制定了波束管理流程，其中就包含了針對(duì)路徑遮擋問(wèn)題的波束恢復(fù)策略，但這無(wú)法從根本上解決遮擋問(wèn)題。RIS技術(shù)的出現(xiàn)，為這一問(wèn)題的有效解決帶來(lái)了轉(zhuǎn)機(jī)。通過(guò)在建筑外墻的合適位置部署RIS，可以人為地營(yíng)造出基站到RIS、RIS到用戶(hù)的雙視距（LoS, Line of Sight）傳播環(huán)境，提升無(wú)線(xiàn)鏈路的魯棒性和可靠性，具體如圖2所示：

圖2 通過(guò)RIS建立視距環(huán)境

（2）弱覆蓋區(qū)域補(bǔ)盲

由于建筑、植被等環(huán)境因素的影響，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋會(huì)呈現(xiàn)一定的不均勻性，可能會(huì)出現(xiàn)零星的弱覆蓋區(qū)域。這些弱覆蓋區(qū)域的面積可能很小，但是會(huì)導(dǎo)致部分用戶(hù)的通信業(yè)務(wù)無(wú)法正常進(jìn)行，對(duì)用戶(hù)體驗(yàn)造成不好的影響，比如共享單車(chē)停放區(qū)域的弱覆蓋、電子售貨機(jī)放置區(qū)域的弱覆蓋等。針對(duì)這些零星弱覆蓋區(qū)域，一方面，可能很難通過(guò)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化或系統(tǒng)調(diào)參的方式解決；另一方面，通過(guò)增加布站的方式提升相應(yīng)區(qū)域的覆蓋性能也不太現(xiàn)實(shí)。因此，需要尋找一種低成本、易實(shí)施的解決方案。而RIS正適合于解決該場(chǎng)景的覆蓋問(wèn)題，通過(guò)RIS的部署，可以有針對(duì)性地將無(wú)線(xiàn)信號(hào)反射到相應(yīng)弱覆蓋區(qū)域，提升其覆蓋性能。

（3）鄰區(qū)干擾抑制

通常來(lái)說(shuō)，基站天面在部署時(shí)會(huì)進(jìn)行一定的機(jī)械下傾，在保證本小區(qū)覆蓋的同時(shí)，對(duì)鄰區(qū)干擾進(jìn)行一定的抑制。然而，小區(qū)邊緣用戶(hù)的覆蓋性能和鄰區(qū)干擾抑制始終存在一定的矛盾性。雖然NR系統(tǒng)引入了波束賦形技術(shù)，可以更好地平衡本小區(qū)信號(hào)和鄰區(qū)干擾的關(guān)系，但是邊緣用戶(hù)的性能仍然不是很理想，尚有很大的提升空間。通過(guò)RIS的部署，可以更好地解決邊緣用戶(hù)的鄰區(qū)干擾問(wèn)題。舉例來(lái)說(shuō)，可以在小區(qū)邊緣建筑表面部署RIS，通過(guò)信號(hào)反射取代信號(hào)直射，進(jìn)一步抑制對(duì)鄰小區(qū)的干擾，如圖3所示：

圖3 通過(guò)RIS抑制鄰區(qū)干擾

2.2 室內(nèi)場(chǎng)景

伴隨著新型應(yīng)用的出現(xiàn)，各種類(lèi)型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)層出不窮，從最基本的語(yǔ)音、上網(wǎng)業(yè)務(wù)，到現(xiàn)在的視頻直播、AR/VR類(lèi)業(yè)務(wù)，這些新型業(yè)務(wù)的出現(xiàn)不斷對(duì)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的性能提出更高要求?？梢宰⒁獾剑蟛糠值臄?shù)據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)際上都發(fā)生于室內(nèi)，室內(nèi)覆蓋已成為現(xiàn)在和未來(lái)的重要場(chǎng)景。

與室外通信場(chǎng)景相比，室內(nèi)的通信環(huán)境更為簡(jiǎn)單，通信距離更短，用戶(hù)移動(dòng)性更低，但是無(wú)線(xiàn)傳輸面臨著更大的穿透損耗，以及更加嚴(yán)重的多徑問(wèn)題。另外，由于建筑材料、家具表面的微小坑洼，室內(nèi)反射主要以漫反射為主，信號(hào)能量散開(kāi)在室內(nèi)空間中，很難實(shí)現(xiàn)均勻的覆蓋。不同位置、不同房間的覆蓋性能可能存在較大差異，且難以控制。

從4G時(shí)代的無(wú)源室內(nèi)分布式系統(tǒng)到5G時(shí)代的有源室內(nèi)分布式系統(tǒng)，室分系統(tǒng)逐漸成為室內(nèi)覆蓋的主流解決方案。然而，室分系統(tǒng)也存在一定的局限性：首先，室分系統(tǒng)的建設(shè)成本較高；其次，室分系統(tǒng)可能存在布線(xiàn)困難的問(wèn)題，部分建筑不適合部署室分系統(tǒng)；最后，室分系統(tǒng)的建設(shè)可能涉及多個(gè)運(yùn)營(yíng)商，在運(yùn)維、共建共享方面存在一定的困難。

RIS技術(shù)為室內(nèi)覆蓋解決方案提供了一種新的思路。一方面，由于RIS本身由無(wú)源或近無(wú)源器件組成，且占用空間較小，可以打消人們對(duì)于電磁輻射的顧慮；另一方面，RIS易于部署在室內(nèi)墻面上，不需要額外的布線(xiàn)，且可通過(guò)室內(nèi)裝飾的方式呈現(xiàn)，不會(huì)有突兀的視覺(jué)觀感。通過(guò)在室內(nèi)部署多個(gè)RIS，可以將室外基站信號(hào)反射到各個(gè)屋內(nèi)，提升室內(nèi)覆蓋性能。另外，RIS也可以很好地與其他室內(nèi)覆蓋方案相結(jié)合，作為室內(nèi)覆蓋增強(qiáng)方案的額外補(bǔ)充。

3 RIS部署與應(yīng)用思考

得益于RIS的輕量化特點(diǎn)，其在部署上存在很大的靈活性，可以部署于建筑物的表面、路邊設(shè)施表面等。當(dāng)RIS應(yīng)用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中時(shí)，需根據(jù)RIS對(duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)的透明程度來(lái)決定其具體的應(yīng)用方式，具體可分為全透明RIS、半透明RIS和非透明RIS。

3.1 全透明RIS

全透明RIS指其對(duì)于網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)都是透明的，即基站和終端都不需要感知RIS。此時(shí)，RIS的部署不會(huì)引入額外的控制信令開(kāi)銷(xiāo)，不會(huì)影響基站和終端的特性，也不作為網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點(diǎn)。在設(shè)計(jì)方面，全透明RIS不需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地調(diào)整其反射波束圖樣，可采用預(yù)配置的方式設(shè)定若干種波束圖樣，在部署時(shí)結(jié)合實(shí)際需求選擇某種預(yù)配置圖樣。在成本方面，全透明RIS不需要數(shù)字處理模塊，因此實(shí)現(xiàn)成本較低。在應(yīng)用方面，全透明RIS適合于小區(qū)級(jí)的部署，可用于弱覆蓋區(qū)域補(bǔ)盲、特定區(qū)域的覆蓋提升等，此時(shí)RIS只需要將無(wú)線(xiàn)信號(hào)反射到指定的區(qū)域即可，不需要精細(xì)的反射波束控制。

全透明RIS與建筑物、植被等一樣，都是無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境中的一部分，其差異在于，經(jīng)由RIS反射的無(wú)線(xiàn)信號(hào)在一定程度上是可控的，可以具有一定的方向性。全透明RIS宜采用靜態(tài)的配置方式，配置好反射波束圖樣后一般不再調(diào)整。因此，全透明RIS對(duì)無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境的干涉有限，只能粗粒度地調(diào)整無(wú)線(xiàn)信號(hào)的覆蓋，無(wú)法實(shí)現(xiàn)用戶(hù)級(jí)的信號(hào)增強(qiáng)。

3.2 半透明RIS

半透明RIS指其對(duì)于網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)的某一側(cè)透明?？紤]到終端的實(shí)現(xiàn)成本與復(fù)雜度，本節(jié)只考慮RIS在終端側(cè)透明，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)不透明的情況。對(duì)于半透明RIS，基站可以通過(guò)特定的控制信號(hào)主動(dòng)調(diào)整RIS的整體電磁單元響應(yīng)，從而生成需要的反射波束圖樣。在RIS和用戶(hù)間的信道測(cè)量方面，由于用戶(hù)終端無(wú)法感知RIS，所以用戶(hù)只能對(duì)基站到RIS與RIS到用戶(hù)的級(jí)聯(lián)信道下的參考信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、反饋，至于基站如何對(duì)用戶(hù)反饋的信道信息進(jìn)行處理與利用，則需要更進(jìn)一步的研究。在設(shè)計(jì)方面，半透明RIS可以根據(jù)基站的控制，動(dòng)態(tài)地對(duì)反射波束圖樣進(jìn)行調(diào)整?？紤]到布線(xiàn)的成本及施工難度，RIS和基站之間的信號(hào)傳輸更適宜于采用無(wú)線(xiàn)的方式。因此，基站很難實(shí)現(xiàn)對(duì)RIS上每個(gè)電磁單元單獨(dú)的進(jìn)行控制，一種可行的方式是基站將期望的反射波束的角度信息傳輸給RIS，由RIS自行生成相應(yīng)的波束圖樣；另一種方式是基站采用波束訓(xùn)練的方式，將期望的波束索引號(hào)傳輸給RIS，再由RIS生成相應(yīng)的波束圖樣，具體如圖4所示。在成本方面，半透明RIS可能需要數(shù)字處理模塊對(duì)基站發(fā)送的控制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，同時(shí)可能需要增加供電模塊，因此其成本較全透明RIS可能會(huì)高出很多。在應(yīng)用方面，半透明RIS同時(shí)適用于小區(qū)級(jí)部署以及用戶(hù)級(jí)的信號(hào)增強(qiáng)。

圖4 通過(guò)RIS輔助的波束訓(xùn)練過(guò)程示意圖

半透明RIS可以更好地對(duì)無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，改善基站與用戶(hù)間的信道狀況。半透明RIS可采用動(dòng)態(tài)配置的方式，結(jié)合基站的控制，動(dòng)態(tài)生成期望的反射波束圖樣，實(shí)現(xiàn)更精細(xì)化的波束，提升無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸質(zhì)量。半透明RIS對(duì)通信系統(tǒng)的影響主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，不會(huì)影響終端的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。

3.3 非透明RIS

非透明RIS指其對(duì)于網(wǎng)絡(luò)側(cè)和終端側(cè)都是不透明的，此時(shí)RIS作為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)非透明的中間節(jié)點(diǎn)參與無(wú)線(xiàn)信號(hào)的傳輸過(guò)程，其與非透明中繼在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的地位類(lèi)似，區(qū)別在于：①RIS與解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼相比，它無(wú)需對(duì)用戶(hù)的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，因此RIS不需要很強(qiáng)的數(shù)字處理能力；②RIS與放大轉(zhuǎn)發(fā)中繼相比，它在反射信號(hào)時(shí)不會(huì)引入額外的噪聲，并且可以將能量聚焦，提升傳輸性能。非透明RIS與半透明RIS也有一定的區(qū)別，具體在于：非透明RIS可能需要具備自主向用戶(hù)發(fā)送特定的參考信號(hào)的能力，以便于信道測(cè)量。雖然這里說(shuō)是自主，但實(shí)際上相應(yīng)的時(shí)頻資源等傳輸信息還是需要由基站配置，否則用戶(hù)無(wú)法知道應(yīng)該如何對(duì)相應(yīng)的參考信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。然而，在實(shí)際應(yīng)用中是否允許RIS自主發(fā)送參考信號(hào)還有待研究與評(píng)估。

除此之外，從多用戶(hù)傳輸?shù)慕嵌瓤紤]，RIS實(shí)際上是不知道各個(gè)用戶(hù)信號(hào)實(shí)際的物理資源位置的，除非RIS能夠知道基站的調(diào)度過(guò)程。因此，RIS無(wú)法自主地知道應(yīng)該在何時(shí)將反射波束調(diào)整成何種圖樣，也即RIS對(duì)波束圖樣的調(diào)整，很大可能還是依賴(lài)于基站的控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自主控制。

非透明RIS與非透明中繼不同，它的具體優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用還有待更進(jìn)一步的研究，目前很難給出定論。但可以預(yù)見(jiàn)的是，非透明RIS可以更好地掌握基站與RIS間以及RIS與用戶(hù)間的信道狀況，如果妥善地加以利用，可以更好地對(duì)級(jí)聯(lián)信道進(jìn)行精細(xì)化調(diào)整，提升上、下行信號(hào)質(zhì)量。另外，非透明RIS在設(shè)計(jì)上需要著重考慮其實(shí)現(xiàn)成本，如果成本過(guò)高，則將很難應(yīng)用于未來(lái)的6G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。

3.4 RIS應(yīng)用的其他思考

本節(jié)主要列出一些RIS在應(yīng)用時(shí)可能面臨的具體問(wèn)題，主要包括：RIS的方向性、RIS對(duì)不同運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的影響。

（1）RIS的方向性

RIS在面向6G的應(yīng)用中，需要考慮傳輸?shù)姆较蛐裕Y(jié)合前文對(duì)RIS應(yīng)用場(chǎng)景的分析，在上行和下行傳輸中可能都需要RIS的輔助。一方面，用戶(hù)終端的發(fā)射功率相比基站的發(fā)射功率要小很多，上行信道往往是覆蓋瓶頸，所以上行傳輸對(duì)于RIS的需求更高；另一方面，對(duì)于視距阻擋、弱覆蓋、鄰區(qū)干擾抑制等應(yīng)用場(chǎng)景，下行傳輸也需要RIS的輔助。因此，在RIS的反射圖樣設(shè)計(jì)方面，需要同時(shí)考慮上、下行反射圖樣的需求。另外，還需要考慮上、下行反射圖樣的切換問(wèn)題。如何保證RIS在上、下行兩個(gè)方向上都可以有效地工作，是未來(lái)的研究重點(diǎn)。

（2）RIS對(duì)不同運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的影響

不同運(yùn)營(yíng)商對(duì)RIS的部署需求可能存在不一致性，一個(gè)運(yùn)營(yíng)商部署RIS后也可能會(huì)對(duì)同區(qū)域內(nèi)其他運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)性能帶來(lái)影響。對(duì)于全透明RIS，這種影響是靜態(tài)的；而對(duì)于半透明或非透明RIS，這種影響則是動(dòng)態(tài)變化的，相當(dāng)于引入了新的信道時(shí)變特性。當(dāng)RIS在網(wǎng)絡(luò)中大規(guī)模部署時(shí)，如果不同運(yùn)營(yíng)商分別對(duì)各自的RIS進(jìn)行調(diào)整，可能會(huì)產(chǎn)生一定的相互影響，使得傳輸性能無(wú)法達(dá)到預(yù)期。一種可能的解決方案是限制RIS電磁單元的工作頻段，使其只能實(shí)現(xiàn)特定頻帶內(nèi)信號(hào)的相位調(diào)整，但是這個(gè)取決于器件材料特性，有待進(jìn)一步研究。在RIS部署前，首先需要評(píng)估其對(duì)于不同運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的影響，如何避免這一影響，將成為RIS部署的一個(gè)痛點(diǎn)問(wèn)題。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于RIS的技術(shù)原理以及潛在應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)其在6G網(wǎng)絡(luò)中的部署及應(yīng)用進(jìn)行了分析，著重探討了全透明RIS、半透明RIS和非透明RIS在設(shè)計(jì)、成本以及應(yīng)用等各個(gè)方面的特性和可能面臨的問(wèn)題。除此之外，本文對(duì)RIS傳輸?shù)姆较蛐砸约捌鋵?duì)不同運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)的影響進(jìn)行了分析，闡明了相關(guān)研究重點(diǎn)及需要關(guān)注的痛點(diǎn)問(wèn)題。希望本文的分析可以起到拋磚引玉的作用，為RIS的研究與發(fā)展提供一些參考，協(xié)同促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。