智能超表面技術(shù)在智能高鐵通信場(chǎng)景的應(yīng)用探討

趙亞軍 章嘉懿 艾渤

摘要：作為最具發(fā)展?jié)摿Φ?G-Adv和6G關(guān)鍵技術(shù)之一，智能超表面（RIS）技術(shù)具有低成本、低復(fù)雜度和易于部署等特點(diǎn)，為智能高鐵通信的發(fā)展提供了新契機(jī)。介紹了RIS輔助的智能高鐵通信的典型應(yīng)用，包括抑制多普勒頻移效應(yīng)、解決頻繁切換問(wèn)題、克服高穿透損耗問(wèn)題和支持高精度列車(chē)定位。深入討論了RIS輔助的智能高鐵通信中的關(guān)鍵技術(shù)，包括信道測(cè)量與建模、信道估計(jì)與反饋、波束賦形、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與部署。認(rèn)為智能高鐵新基建與RIS構(gòu)建的電磁新基建的結(jié)合，將會(huì)給智能高鐵帶來(lái)廣闊的前景。

關(guān)鍵詞：智能高鐵；智能超表面；多普勒頻移；穿透損耗；列車(chē)定位；信道估計(jì)；波束賦形

Abstract： Reconfigurable intelligent surface （RIS） is one of the most promising technologies for 5G-Adv and 6G. It has the characteristics of low cost， low complexity， and easy deployment， which provides a new opportunity to develop intelligent high-speed railway communications. The typical applications of RIS-assisted smart high-speed railway communications are introduced in detail， including suppressing the Doppler shift effect， solving frequent handoff problems， overcoming high penetration loss problems， and supporting high-precision train positioning. The key technologies of RIS-assisted smart high-speed railway communications are discussed in-depth， including channel measurement and modeling， channel estimation and feedback， beamforming， network architecture， and network deployment. It is believed that the combination of the new intelligent high-speed railway infrastructure and the new electromagnetic infrastructure built by RIS will bring broad industrial prospects to the intelligent high-speed railway in the future.

Keywords： smart high-speed railway； reconfigurable intelligent surface； Doppler frequency shift； penetration loss； train positioning； channel estimation； beamforming

近10年來(lái)，隨著高鐵的迅速發(fā)展、移動(dòng)通信技術(shù)以及人工智能（AI）技術(shù)的進(jìn)步與融合，高鐵已開(kāi)始從信息化向智能化演進(jìn)。5G網(wǎng)絡(luò)天然支持萬(wàn)物互聯(lián)，因此它的規(guī)模商用將會(huì)加快高鐵智能化的發(fā)展。5G技術(shù)可以使智能高鐵通信更加“高速”和“智能”。但智能高鐵通信的工程實(shí)現(xiàn)仍極具挑戰(zhàn)。

作為一個(gè)全新的技術(shù)，智能超表面（RIS）技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)就引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。近兩年，RIS在學(xué)術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)推進(jìn)上發(fā)展迅速，被普遍認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵候選技術(shù)之一[1-2]。

RIS通常由大量精心設(shè)計(jì)的電磁單元排列組成，通過(guò)給電磁單元上的可調(diào)元件施加控制信號(hào)，動(dòng)態(tài)控制這些電磁單元的電磁性質(zhì)，進(jìn)而以可編程的方式對(duì)空間電磁波進(jìn)行智能調(diào)控，并形成幅度、相位、極化和頻率可控制的電磁場(chǎng)。作為超材料的二維實(shí)現(xiàn)，RIS天然具有低成本、低復(fù)雜度，以及易部署的突出特性，可以更好地應(yīng)對(duì)智能高鐵通信場(chǎng)景所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。

RIS技術(shù)在經(jīng)典場(chǎng)景下的無(wú)線(xiàn)通信應(yīng)用研究非常多，但其在高鐵通信應(yīng)用的系統(tǒng)探討還很少[3]，也僅有少量文獻(xiàn)涉及該場(chǎng)景中的單點(diǎn)技術(shù)問(wèn)題。例如，文獻(xiàn)[3]提供了采用RIS降低多普勒效應(yīng)的思路。

1 智能高鐵移動(dòng)通信需求與挑戰(zhàn)

智能高鐵移動(dòng)通信技術(shù)的主要研究?jī)?nèi)容包括寬帶移動(dòng)通信、車(chē)載無(wú)線(xiàn)通信、智能調(diào)度通信、車(chē)-地/車(chē)-車(chē)通信技術(shù)等，用于支持智能高鐵移動(dòng)通信場(chǎng)景下的列控及運(yùn)行相關(guān)業(yè)務(wù)、列車(chē)綜合服務(wù)業(yè)務(wù)、鐵路物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)以及旅客車(chē)載移動(dòng)寬帶接入業(yè)務(wù)等四大類(lèi)典型業(yè)務(wù)[5]。

相對(duì)于經(jīng)典的通信場(chǎng)景，智能高鐵無(wú)線(xiàn)通信由于其無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境及業(yè)務(wù)特點(diǎn)，目前面臨諸多嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，主要包括：（1）高鐵的超高速移動(dòng)所帶來(lái)的嚴(yán)重的多普勒頻移與頻繁的小區(qū)切換問(wèn)題；（2）高鐵車(chē)廂的高穿透損耗使得車(chē)廂內(nèi)的信號(hào)覆蓋改善較為困難；（3）需要充分利用更多的頻段（包括6 GHz以下頻段、毫米波頻段），以更好地滿(mǎn)足未來(lái)智能高無(wú)線(xiàn)鐵通信需求，因此要求無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)具備支持多頻段的能力；（4）智能高鐵無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)可以采用專(zhuān)網(wǎng)覆蓋或公網(wǎng)覆蓋，因此面臨與鐵路沿線(xiàn)的周邊網(wǎng)絡(luò)之間復(fù)雜的異系統(tǒng)共存問(wèn)題；（5）其他一些問(wèn)題，例如高速移動(dòng)帶來(lái)的信道估計(jì)與反饋、列車(chē)高精度定位與環(huán)境感知問(wèn)題，以及智能高鐵通信中的多業(yè)務(wù)類(lèi)型的共存等。

為解決上述問(wèn)題，傳統(tǒng)高鐵無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)主要采用優(yōu)化收發(fā)端算法、優(yōu)化收發(fā)機(jī)的網(wǎng)絡(luò)部署等方法。例如，采用分布式大規(guī)模天線(xiàn)技術(shù)、發(fā)射端多普勒估計(jì)與預(yù)補(bǔ)償技術(shù)及切換流程優(yōu)化技術(shù)等。這些傳統(tǒng)方法系統(tǒng)復(fù)雜度高、網(wǎng)絡(luò)部署及優(yōu)化難度大，而且實(shí)現(xiàn)成本高。

另外，雖然業(yè)界有很多關(guān)于AI用于增強(qiáng)傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的研究，但這些研究主要探討的是發(fā)射端與接收端的智能化，無(wú)線(xiàn)信道依然需要被動(dòng)適應(yīng)自然傳播環(huán)境。智能高鐵無(wú)線(xiàn)通信挑戰(zhàn)的根源在于其復(fù)雜的無(wú)線(xiàn)信道環(huán)境，若能人為控制無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境，就能從根本上消除高鐵通信特有的復(fù)雜信道環(huán)境。在實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)收、發(fā)端智能化基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)信道的智能可控，能構(gòu)建真正涵蓋發(fā)射端、無(wú)線(xiàn)信道和接收端的端到端智能無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)。

綜上所述，傳統(tǒng)高鐵無(wú)線(xiàn)通信解決方案只能被動(dòng)地適應(yīng)高鐵的信道特性。RIS的出現(xiàn)讓人們可以對(duì)無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，構(gòu)建智能可控的無(wú)線(xiàn)傳播環(huán)境，從而可以對(duì)收發(fā)端和無(wú)線(xiàn)傳播信道進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，為進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能、降低復(fù)雜度與成本提供可能。

2 RIS使能智能高鐵無(wú)線(xiàn)通信的典型應(yīng)用

目前，智能高鐵無(wú)線(xiàn)通信仍面臨諸多挑戰(zhàn)，但同時(shí)也存在著顯著的規(guī)律性。例如，無(wú)線(xiàn)信道體現(xiàn)為沿鐵路線(xiàn)呈規(guī)律性變化；列車(chē)上的用戶(hù)終端（UE）組整體遷移，具備顯著共性，包括UE組整體移動(dòng)的群切換、業(yè)務(wù)連接及容量需求的整體遷移等?；谶@些特征，可以針對(duì)性地對(duì)基于RIS的智能高鐵無(wú)線(xiàn)通信算法與網(wǎng)絡(luò)部署進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1 抑制多普勒效應(yīng)

在高鐵場(chǎng)景中，列車(chē)速度遠(yuǎn)高于一般終端的速度，因此它的多普勒頻移與擴(kuò)展更加嚴(yán)重。另一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題是，列車(chē)通過(guò)基站時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒頻移從+fmax到-fmax的正負(fù)跳變，該突發(fā)的多普勒頻移正負(fù)跳變會(huì)導(dǎo)致接收端難以進(jìn)行準(zhǔn)確的頻移補(bǔ)償。嚴(yán)重的多普勒效應(yīng)是高鐵信道傳播的典型特性之一。

RIS對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)傳播幅度與相位的動(dòng)態(tài)調(diào)控為解決高鐵場(chǎng)景嚴(yán)重的多普勒頻移問(wèn)題提供了機(jī)會(huì)。實(shí)時(shí)可調(diào)的RIS可以有效降低由多普勒效應(yīng)引起的接收信號(hào)強(qiáng)度的快速波動(dòng)[6-7]。高鐵無(wú)線(xiàn)通信場(chǎng)景確定的運(yùn)行方向和規(guī)則的運(yùn)行軌跡會(huì)產(chǎn)生規(guī)則的、可預(yù)測(cè)的多普勒頻移曲線(xiàn)，從而使得收發(fā)端易于跟蹤，同時(shí)易于補(bǔ)償多普勒效應(yīng)[2]。多普勒頻移的影響主要在于，不同多徑信號(hào)分量達(dá)到接收機(jī)的多普勒頻移有所差異且動(dòng)態(tài)變化。高鐵沿線(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信信道的主散射體較為規(guī)則且相對(duì)確定，因此可以在一些關(guān)鍵主散射體表面部署RIS，并基于測(cè)量及預(yù)測(cè)調(diào)控不同多徑的多普勒頻移對(duì)齊，從而減少多普勒頻移的影響。

有兩種特殊場(chǎng)景需要專(zhuān)門(mén)進(jìn)行優(yōu)化：高鐵臨近RIS，但車(chē)體處于RIS的單側(cè)；列車(chē)經(jīng)過(guò)RIS，車(chē)體前后車(chē)廂分別位于車(chē)廂的兩側(cè)。

（1）對(duì)于高鐵臨近RIS的場(chǎng)景，相對(duì)于該RIS，不同部位的車(chē)廂有不同的角度，因而有不同的多普勒頻移?？梢詫IS反射表面進(jìn)行分塊，不同子塊的天線(xiàn)陣元對(duì)入射其上的信號(hào)分別獨(dú)立地進(jìn)行波束賦形，以對(duì)齊不同列車(chē)部位的車(chē)廂，并針對(duì)性地調(diào)控以補(bǔ)償不同的多普勒頻移量。

（2）對(duì)于列車(chē)經(jīng)過(guò)RIS的場(chǎng)景，若RIS同時(shí)服務(wù)兩側(cè)車(chē)廂，會(huì)存在上述的多普勒頻移正負(fù)跳變效應(yīng)。為減少該效應(yīng)的影響，一種可選的方案是采用列車(chē)行進(jìn)方向的RIS來(lái)服務(wù)列車(chē)前段的車(chē)廂，而列車(chē)正在經(jīng)過(guò)的RIS僅服務(wù)單側(cè)車(chē)廂，從而避免多普勒頻率跳變問(wèn)題。RIS簡(jiǎn)單、易部署，且成本較低，可以在鐵路沿線(xiàn)進(jìn)行更為密集的部署，因此為上述方案提供了可能性。

2.2 解決頻繁切換問(wèn)題

高鐵350 km/h以上的移動(dòng)速度會(huì)引起頻繁的小區(qū)切換，這可能造成網(wǎng)絡(luò)的吞吐量下降、業(yè)務(wù)中斷概率提升等問(wèn)題，從而影響用戶(hù)的高鐵通信體驗(yàn)。

目前，有兩個(gè)方案可以解決頻繁切換問(wèn)題：（1）采用射頻拉遠(yuǎn)模塊（RRU）或分布式天線(xiàn)，擴(kuò)展小區(qū)的覆蓋范圍，從而降低切換頻率；（2）優(yōu)化小區(qū)間切換流程，盡可能減少因頻繁切換引起的性能變化。第1類(lèi)方案為主要的解決方案，但它需要部署更多的RRU或分布式天線(xiàn)。而RRU或分布式天線(xiàn)的價(jià)格較高、體積重量較大、功耗較高，并且需要較多的寬帶回傳鏈路等，因此該方案在站址選擇、回傳鏈路部署、供電等方面均面臨很大的挑戰(zhàn)。

基于自身的技術(shù)特性，RIS有3種方式替代或改進(jìn)傳統(tǒng)解決方案：

（1）使用低成本的反射型RIS完全替換傳統(tǒng)的分布式天線(xiàn)節(jié)點(diǎn)，并延伸覆蓋線(xiàn)路長(zhǎng)度，從而降低小區(qū)的切換頻次。反射模式的RIS進(jìn)一步分為無(wú)源反射RIS和有源反射RIS兩個(gè)子類(lèi)。對(duì)于無(wú)源反射RIS，可以通過(guò)RIS波束賦形增益增強(qiáng)信號(hào)，擴(kuò)展覆蓋范圍。無(wú)源反射RIS具有成本低、功耗小、簡(jiǎn)單、易部署的優(yōu)點(diǎn)。僅依靠波束賦形增益，并不能放大信號(hào)幅度，因此覆蓋擴(kuò)展范圍有限。有源反射RIS可以放大反射信號(hào)，因此可以進(jìn)一步擴(kuò)展覆蓋范圍。有源反射RIS對(duì)成本、復(fù)雜度、部署等方面有更高要求。相對(duì)于傳統(tǒng)的分布式天線(xiàn)方案，兩種反射模式的RIS在各方面的要求均有大幅度降低。

（2）將傳統(tǒng)分布式天線(xiàn)與RIS結(jié)合?？紤]到RIS覆蓋擴(kuò)展范圍受限，那么可以在一定程度上降低分布式天線(xiàn)的部署密度，并且采用RIS來(lái)增強(qiáng)覆蓋。

（3）采用透射型RIS來(lái)改進(jìn)傳統(tǒng)大規(guī)模多輸入多輸出（Massive MIMO）天線(xiàn)，即采用無(wú)源透射型RIS來(lái)替換傳統(tǒng)有源相控陣天線(xiàn)，從而減少天線(xiàn)的體積、重量，并且降低功耗以及成本。另外，采用無(wú)源透射型RIS替換傳統(tǒng)有源相控陣天線(xiàn)，有利于制作一些異形天線(xiàn)，從而更好地滿(mǎn)足高鐵沿線(xiàn)不同自然條件下的部署需求。例如，對(duì)于半圓柱曲面形態(tài)，波束覆蓋角度可以更好地對(duì)準(zhǔn)處于不同角度的列車(chē)。

另外，高鐵通信的業(yè)務(wù)需求會(huì)隨著高鐵運(yùn)動(dòng)進(jìn)行整體遷移。也就是說(shuō)，只有高鐵經(jīng)過(guò)的小區(qū)才需要進(jìn)行業(yè)務(wù)連接；在本次列車(chē)經(jīng)過(guò)后至下一趟列車(chē)到達(dá)前，該小區(qū)不需要支持高鐵通信。那么，鐵路沿線(xiàn)的相鄰基站（NB_k與NB_k+1）可以接力共享兩者之間的RIS，從而盡可能地降低覆蓋成本。傳統(tǒng)的相鄰兩個(gè)基站在共享拉遠(yuǎn)RRU或分布式天線(xiàn)時(shí)，由于需要低時(shí)延地切換大帶寬的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及控制信令，因此實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高；而共享RIS僅需要在基站間切換低帶寬控制信令，其時(shí)延要求可以適度降低，從而使RIS在動(dòng)態(tài)性與共享切換的實(shí)時(shí)性之間取得平衡。

2.3 克服高穿透損耗

高鐵穿透損耗包括兩種情況：列車(chē)金屬車(chē)廂穿透損耗和列車(chē)窗玻璃穿透損耗。本節(jié)中，我們首先對(duì)兩類(lèi)穿透損耗進(jìn)行分析，然后討論不同的解決方案。

2.3.1 穿透損耗分析

（1）金屬車(chē)廂

高鐵的金屬車(chē)廂會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的穿透損耗，這使車(chē)廂內(nèi)的信號(hào)覆蓋面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。文獻(xiàn)[8]給出了幾種典型車(chē)型的穿透損耗參考值，其中CRH3車(chē)型的損耗值更高，為24～26 dB（見(jiàn)表1）。另外，對(duì)于同一車(chē)型，不同信號(hào)入射角也會(huì)對(duì)應(yīng)不同的穿透損耗。當(dāng)無(wú)線(xiàn)信號(hào)垂直入射車(chē)廂時(shí)，相應(yīng)的穿透損耗最?。幌喾?，無(wú)線(xiàn)信號(hào)的入射角越小，穿透損耗越大。因此，當(dāng)基站離鐵道越近，覆蓋區(qū)域邊緣信號(hào)進(jìn)入車(chē)廂的入射角就會(huì)越小，穿透損耗會(huì)越大。因此，合理地控制入射角，能夠更好地滿(mǎn)足高速軌道覆蓋目標(biāo)。

（2）玻璃窗

列車(chē)車(chē)窗玻璃的穿透損耗比金屬車(chē)廂低，但由于防沖撞等特殊的需求，一般常采用特殊材料的雙層玻璃。因此，列車(chē)車(chē)窗玻璃穿透損耗不可忽略，尤其是毫米波，穿透損耗明顯。文獻(xiàn)[9]給出了幾種典型玻璃在28 GHz頻段的穿透損耗值，例如透明玻璃（3.6～3.9 dB）、有色玻璃（24.5～40 dB）。另外，玻璃車(chē)窗的面積相對(duì)較小，信號(hào)入射能量受限。與金屬車(chē)廂類(lèi)似，車(chē)窗玻璃的穿透損耗同樣受到信號(hào)入射角度的影響。文獻(xiàn)[10]提供的測(cè)量結(jié)果顯示，穿透損耗隨著信號(hào)入射角度的增大而增大。但是，該文獻(xiàn)中的測(cè)量結(jié)果也表明，不同極化方向信號(hào)隨入射角度的變化呈現(xiàn)較大差異。其中，垂直極化信號(hào)的透射系數(shù)隨著入射角度增大而線(xiàn)性降低；而水平極化信號(hào)在不同入射角時(shí)，透射系數(shù)基本保持穩(wěn)定。這種現(xiàn)象給了我們新的啟示：既然不同極化方向的信號(hào)在不同入射角度下有著不同的穿透損耗變化，那么我們可以利用這一現(xiàn)象來(lái)減少穿透損耗的影響。例如，可以考慮采用對(duì)入射角不敏感的水平極化方向的信號(hào)來(lái)穿透車(chē)窗玻璃。

2.3.2 RIS克服穿透損耗

實(shí)現(xiàn)高鐵車(chē)廂無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部覆蓋主要有兩種模式：鐵路沿線(xiàn)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)直接穿透列車(chē)金屬和車(chē)窗玻璃進(jìn)入車(chē)廂，但這樣存在嚴(yán)重的穿透損耗；在列車(chē)上部署移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，例如車(chē)載中繼或客戶(hù)前置設(shè)備（CPE），這就需要在車(chē)廂頂部進(jìn)行開(kāi)孔部署以接收天線(xiàn)，從而把信號(hào)引入車(chē)廂內(nèi)部。針對(duì)上述兩種模式，RIS有不同的解決方案，下面我們將分別探討。

（1）車(chē)窗玻璃布置透明形態(tài)RIS

列車(chē)車(chē)窗尺寸受限，鐵路沿線(xiàn)通信節(jié)點(diǎn)的波束（尤其是毫米波頻段）容易被金屬車(chē)廂阻擋。另外，信號(hào)經(jīng)過(guò)車(chē)窗玻璃時(shí)也會(huì)有較大的穿透損耗。在不改變高鐵車(chē)廂布局的前提下，在每個(gè)車(chē)窗布置透明形態(tài)的RIS，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車(chē)廂外信號(hào)的有效增強(qiáng)及覆蓋。若RIS動(dòng)態(tài)可調(diào)，則可以對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)控以跟蹤覆蓋車(chē)廂內(nèi)不同角度的用戶(hù)，從而解決波束阻擋問(wèn)題，并獲得波束賦形增益；對(duì)于簡(jiǎn)化的固定權(quán)值RIS，可以為其設(shè)計(jì)寬波束調(diào)控權(quán)值，以解決波束阻擋問(wèn)題，但并不能獲得波束賦形增益。當(dāng)然，也可以考慮在車(chē)廂內(nèi)部同時(shí)部署RIS，輔助車(chē)窗透明RIS調(diào)控波束覆蓋。這樣，可以克服上述固定權(quán)值透明RIS的弊端。需要注意的是，透明形態(tài)的RIS設(shè)計(jì)須同時(shí)兼顧信號(hào)增強(qiáng)和可見(jiàn)光透明度的問(wèn)題。

（2）鐵路沿線(xiàn)部署RIS

在不增加基站密度的前提下，在鐵路沿線(xiàn)合理部署RIS，可以在一定程度上緩解列車(chē)穿透損耗問(wèn)題。首先，利用RIS簡(jiǎn)單、易部署的特點(diǎn)，可以在鐵路沿線(xiàn)更多地部署RIS以增強(qiáng)基站信號(hào)，降低大尺度路損。其次，可以利用超大規(guī)模RIS天線(xiàn)陣元提升波束賦形增益，以更好地對(duì)齊車(chē)窗入射。另外，有些窗玻璃穿透損耗對(duì)入射信號(hào)的極化方式比較敏感。基于此特性，RIS可以調(diào)控入射信號(hào)的極化方向，從而減少入射角對(duì)車(chē)窗玻璃穿透損耗的影響。如2.3.1節(jié)所述，垂直極化信號(hào)透射系數(shù)隨著入射角度增大而線(xiàn)性降低；而水平極化信號(hào)在不同入射角時(shí)，透射系數(shù)基本保持穩(wěn)定。那么，我們完全可以考慮利用鐵路沿線(xiàn)部署的RIS調(diào)控信號(hào)極化方向，把入射到車(chē)窗的信號(hào)調(diào)控為水平極化方向，從而降低在大入射角下的車(chē)窗玻璃穿透損耗。

（3）增強(qiáng)現(xiàn)有車(chē)頂天線(xiàn)

盡管采用車(chē)載中繼或者CPE把信號(hào)引入/引出車(chē)廂是解決高鐵通信的有效手段，但是部署傳統(tǒng)有源車(chē)頂天線(xiàn)仍然具有很大的挑戰(zhàn)。作為亞波長(zhǎng)無(wú)源二維超表面，RIS便于設(shè)計(jì)成多樣的形態(tài)，用于增強(qiáng)現(xiàn)有的車(chē)頂天線(xiàn)，并克服傳統(tǒng)有源天線(xiàn)的弊端。例如，RIS可以貼附于車(chē)頂表面，安裝便利，且不會(huì)改變車(chē)廂表面的形態(tài)。另外， RIS這種貼附于車(chē)頂表面的形態(tài)，有利于更大規(guī)模的部署，以提供更高的天線(xiàn)增益。

（4）車(chē)廂內(nèi)壁部署RIS

在車(chē)廂內(nèi)壁進(jìn)一步部署RIS，可更好地調(diào)控車(chē)內(nèi)傳播信道，解決車(chē)座阻擋問(wèn)題。例如，在車(chē)廂內(nèi)表面部署RIS或用其他合適的固定裝飾來(lái)部署RIS。這些RIS能夠?qū)ν干溥M(jìn)入車(chē)廂的有限強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)行精細(xì)調(diào)控，以對(duì)齊目標(biāo)UE，從而充分利用進(jìn)入車(chē)廂內(nèi)部的信號(hào)能量。一般來(lái)說(shuō)，車(chē)廂內(nèi)的終端移動(dòng)速度較慢，或者是幾乎相對(duì)靜止（如物聯(lián)網(wǎng)終端）。RIS-UE之間為慢變信道，更易于進(jìn)行信道估計(jì)以及波束跟蹤。

2.4 支持列車(chē)高精度定位

列車(chē)定位技術(shù)可以隨時(shí)隨地獲得列車(chē)地理位置、實(shí)時(shí)速度等信息，是實(shí)現(xiàn)行車(chē)調(diào)度與控制的智能化基礎(chǔ)。5G技術(shù)的最新進(jìn)展，尤其是亞米定位精度的特定要求，使得基于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的定位成為未來(lái)列車(chē)定位系統(tǒng)的一個(gè)重要技術(shù)選擇[11]。RIS具有超大規(guī)模天線(xiàn)陣元、超大天線(xiàn)孔徑的特點(diǎn)，可以提供更高的空間分辨率，因此天然具備高精度定位的能力。在采用高頻毫米波頻段的高鐵通信場(chǎng)景中，RIS可用于一定精度的3D圖像識(shí)別。基于RIS實(shí)現(xiàn)車(chē)輛精準(zhǔn)定位、車(chē)速精準(zhǔn)測(cè)量，甚至是3D成像，可以對(duì)車(chē)況進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，以確保安全，并更好地支持智能駕駛與調(diào)度。

若想利用RIS超大規(guī)模天線(xiàn)陣元和超大天線(xiàn)孔徑來(lái)獲得高精度定位，需要在鐵路沿線(xiàn)部署一定密度且具備測(cè)量感知能力的RIS，即這些RIS面板上需要配備有足夠密度且具有測(cè)量能力的有源天線(xiàn)陣子，從而可以精確估計(jì)目標(biāo)物體與RIS之間的信道狀態(tài)信息。相對(duì)于僅具有無(wú)源天線(xiàn)陣子的RIS，配備有源天線(xiàn)陣子的RIS的復(fù)雜度與成本都會(huì)更高，部署時(shí)需要綜合權(quán)衡復(fù)雜度及成本與列車(chē)定位精度需求之間的關(guān)系。

相比于基于傳統(tǒng)高鐵通信網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)機(jī)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)感知與定位，引入RIS進(jìn)行電磁環(huán)境感知與定位主要有三大優(yōu)點(diǎn)：RIS更易于在鐵路沿線(xiàn)大規(guī)模部署，可以實(shí)現(xiàn)鐵路沿線(xiàn)無(wú)盲區(qū)的環(huán)境感知和定位；組成RIS的大量有源單元可以收集豐富的信息，從而獲得高精度、細(xì)粒度的高鐵沿線(xiàn)的電磁環(huán)境感知結(jié)果；所獲得的大量數(shù)據(jù)信息可應(yīng)用于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能技術(shù)，進(jìn)而挖掘更全面、更準(zhǔn)確的高鐵沿線(xiàn)的電磁環(huán)境信息。

3 RIS使能智能高鐵無(wú)線(xiàn)通信的關(guān)鍵技術(shù)

RIS使能無(wú)線(xiàn)通信涉及RIS硬件結(jié)構(gòu)與調(diào)控、基帶算法、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與組網(wǎng)等諸多方面的技術(shù)。本文中，我們僅對(duì)其中需要特別優(yōu)化的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行探討。

3.1 高鐵場(chǎng)景RIS信道測(cè)量與建模

在常規(guī)場(chǎng)景下，RIS的研究工作大多建立在簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，目前僅有初步的測(cè)量及簡(jiǎn)單的建模[12]，尚未有準(zhǔn)確可用的信道模型；對(duì)智能高鐵通信這種特殊場(chǎng)景，更缺乏必要的測(cè)量和建模。RIS的引入將會(huì)給智能高鐵通信的信道測(cè)量及建模帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)這主要包括如下幾方面：

（1）RIS可能會(huì)用于智能高鐵通信的典型頻段與業(yè)務(wù)場(chǎng)景，因此需要考慮智能高鐵通信典型的頻段、典型場(chǎng)景中的無(wú)線(xiàn)信道測(cè)量、信道特性與信道模型等。

（2）RIS的引入會(huì)使得基站（BS）與UE之間的信道關(guān)系發(fā)生變化，并增加BS-RIS-UE級(jí)聯(lián)路徑及RIS-RIS之間的傳播路徑。在高鐵網(wǎng)絡(luò)中，RIS部署在鐵路沿線(xiàn)、列車(chē)車(chē)窗玻璃上、列車(chē)車(chē)頂及列車(chē)車(chē)廂內(nèi)部等，這幾種部署方式會(huì)導(dǎo)致RIS的傳播信道有較大差異。例如，當(dāng)RIS部署在鐵路沿線(xiàn)時(shí)，NB-RIS之間的信道慢變，RISUE之間的信道快變；當(dāng)RIS部署在列車(chē)上時(shí)，NB-RIS之間的信道快變，RIS-UE之間的信道慢變。

（3）在鐵路沿線(xiàn)部署RIS的一些特殊場(chǎng)景也對(duì)RIS信道的測(cè)量及建模帶來(lái)挑戰(zhàn)。例如，當(dāng)RIS部署在隧道里、沿線(xiàn)橋梁上，以及沿線(xiàn)場(chǎng)站時(shí)，均需要進(jìn)行對(duì)應(yīng)場(chǎng)景的信道傳播特性測(cè)量和信道建模研究。

準(zhǔn)確測(cè)量與建模RIS使能的智能高鐵無(wú)線(xiàn)通信信道是一個(gè)全新的挑戰(zhàn)，需要繼續(xù)加大研究投入，從而為基于RIS的智能高鐵通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、性能評(píng)估奠定基礎(chǔ)。

3.2 信道估計(jì)與反饋

在常規(guī)場(chǎng)景下，RIS使能的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的信道估計(jì)主要面臨兩方面的挑戰(zhàn)：RIS信道由NB-RIS之間及RISUE之間信道聯(lián)合構(gòu)成，需要考慮兩段聯(lián)合信道的估計(jì)；RIS一般擁有超大規(guī)模的天線(xiàn)陣子數(shù)量。對(duì)于智能高鐵通信這種特殊場(chǎng)景，可以利用其信道特性來(lái)消除上述挑戰(zhàn)帶來(lái)的影響，降低RIS信道估計(jì)的復(fù)雜度與反饋開(kāi)銷(xiāo)。

智能高鐵通信信道有4個(gè)特點(diǎn)：

（1）沿鐵路線(xiàn)信道隨列車(chē)前行呈規(guī)律性變化；

（2）信道的角度域稀疏，尤其是高頻毫米波頻段；

（3）信道變化具有鮮明的地理/位置相關(guān)性；

（4）列車(chē)上終端整體遷移，UE組的信道具備共性特征。

另外，在常規(guī)的部署場(chǎng)景中，一般NB-RIS之間為慢變信道，而RISUE之間為快變信道[13]。對(duì)于智能高鐵通信場(chǎng)景，RIS可以部署在車(chē)窗玻璃上，此時(shí)NB-RIS之間為快變信道，RISUE之間為慢變信道。

智能高鐵通信信道隨高鐵沿固定軌道運(yùn)行，傳播特性呈規(guī)律性變化。因此，在智能高鐵通信場(chǎng)景下，網(wǎng)絡(luò)可能不需要完整、精確的信道狀態(tài)信息（CSI）反饋，采用有限空間量化精度的碼本反饋即可滿(mǎn)足反饋精度的需求。基于先驗(yàn)的列車(chē)運(yùn)行軌跡、運(yùn)行速度，可以精確地實(shí)現(xiàn)前向預(yù)測(cè)估計(jì)，從而獲取信道并進(jìn)行反饋。由于無(wú)線(xiàn)信道復(fù)雜多變，AI用于無(wú)線(xiàn)通信的泛化性能受限。對(duì)于高鐵通信這種具有規(guī)律性變化的場(chǎng)景，可以率先利用AI來(lái)優(yōu)化通信性能。例如，對(duì)于信道量化的碼本設(shè)計(jì)，可以采用離散傅里葉變換（DFT）等傳統(tǒng)方法進(jìn)行量化，也可以采用AI訓(xùn)練獲得合適的碼本集合。對(duì)于碼本反饋，可以利用變化規(guī)律性及運(yùn)行速度，反饋合適的碼本集合及其變化規(guī)律。進(jìn)一步地，利用列車(chē)行駛的地理位置與信道狀態(tài)的關(guān)系，設(shè)計(jì)針對(duì)特定鐵路沿線(xiàn)地理位置的碼本集合，從而可以采用有限的、碼本個(gè)數(shù)精確的量化信道空間。為提升基于碼本反饋的準(zhǔn)確性，可輔以反饋一定的信道校準(zhǔn)信息，對(duì)碼本進(jìn)行調(diào)整、校準(zhǔn)。例如，基于地理位置的碼本集合更新實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：基于基站k的地理位置，預(yù)配置對(duì)應(yīng)的碼本集合Ak；當(dāng)列車(chē)經(jīng)過(guò)該基站時(shí)，基站把該碼本集合Ak配置給列車(chē)上的UE；基于測(cè)量，UE從Ak選擇合適的碼本并反饋給基站K。

另外，網(wǎng)絡(luò)可以利用速度估計(jì)、位置以及位置變化估計(jì)等信息，來(lái)預(yù)測(cè)下一時(shí)間點(diǎn)的信道狀態(tài)，無(wú)須對(duì)信道進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)反饋；當(dāng)列車(chē)上的UE集合進(jìn)行整體遷移時(shí)，UE組的信道在信號(hào)離開(kāi)角（AoD）/到達(dá)角（AoA）、速度、多普勒頻移等方面具備共性，這些UE組共性信道參數(shù)僅需要反饋一次。

上述兩個(gè)典型特性均可進(jìn)一步減少反饋開(kāi)銷(xiāo)，并解決反饋時(shí)延問(wèn)題。

3.3 波束賦形

通過(guò)調(diào)控RIS每個(gè)單元的相位，可以調(diào)整波束，使其朝著特定方向發(fā)射信號(hào)，從而降低所需信號(hào)的發(fā)送功率，提高頻譜效率，擴(kuò)大覆蓋范圍，削弱干擾。在傳統(tǒng)的多天線(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，波束賦形設(shè)計(jì)主要是對(duì)多天線(xiàn)的收發(fā)機(jī)的預(yù)編碼與解碼矩陣進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)定向傳輸。在RIS輔助的通信系統(tǒng)中，智能高鐵通信的高速時(shí)變信道環(huán)境使得系統(tǒng)的波束賦形設(shè)計(jì)變得更加復(fù)雜。幸運(yùn)的是，我們可以利用智能高鐵通信的規(guī)律性位置與移動(dòng)對(duì)波束進(jìn)行設(shè)計(jì)，以降低波束賦形的復(fù)雜度[14]。

對(duì)于鐵路沿線(xiàn)RIS，其波束賦形設(shè)計(jì)包括遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)景和近場(chǎng)場(chǎng)景兩種典型情況。遠(yuǎn)場(chǎng)場(chǎng)景是指列車(chē)遠(yuǎn)離RIS/ NB的情況，該場(chǎng)景具有路損高、穿透損耗高、角度變化相對(duì)較慢、多普勒頻移整體偏移一個(gè)方向等突出特點(diǎn)。因此，需要采用波束賦形來(lái)增強(qiáng)信號(hào)，以減少路徑損耗。采用窄波束方式，利用列車(chē)特有的角度變化規(guī)律及移動(dòng)速度，可以使波束更好地對(duì)齊列車(chē)不同部位的車(chē)廂。近場(chǎng)場(chǎng)景是指列車(chē)靠近RIS/NB或列車(chē)經(jīng)過(guò)RIS/NB的情況，該場(chǎng)景具有路損低、穿透損耗相對(duì)低（信號(hào)入射車(chē)窗及車(chē)廂的角度較小）、角度變化快、多普勒頻移跳變等特點(diǎn)。不過(guò)，近場(chǎng)場(chǎng)景對(duì)波束賦形增益需求較低，因此可以考慮寬波束或者廣播模式，以解決角度快變跟蹤問(wèn)題。如2.1節(jié)所述，近場(chǎng)場(chǎng)景有一種特殊情況，即列車(chē)經(jīng)過(guò)RIS時(shí)會(huì)存在多普勒頻移跳變問(wèn)題，此時(shí)波束賦形方向需要進(jìn)行精巧設(shè)計(jì)。一個(gè)可能的設(shè)計(jì)是：采用相鄰的多個(gè)RIS，且每個(gè)RIS的波束僅對(duì)齊覆蓋RIS單側(cè)的車(chē)廂，從而規(guī)避多普勒頻移跳變問(wèn)題。針對(duì)智能高鐵通信中列車(chē)的多用戶(hù)或多小區(qū)共享一個(gè)RIS的需求，可以把RIS反射表面的天線(xiàn)陣元進(jìn)行分塊，不同子塊的天線(xiàn)陣元對(duì)不同UE或不同小區(qū)的入射信號(hào)進(jìn)行不同權(quán)值的波束賦形[15]。

為降低波束賦形的復(fù)雜度，可以利用高鐵通信信道的規(guī)律性，對(duì)信道空間進(jìn)行碼本量化。根據(jù)地理位置和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)波束賦形的預(yù)編碼矩陣集合、預(yù)編碼矩陣切換規(guī)律及切換速度。進(jìn)一步地，為避免信道特性波動(dòng)帶來(lái)的空間量化偏差，可以半靜態(tài)估計(jì)信道差異，修正/更新先驗(yàn)的預(yù)編碼集合、切換規(guī)律及切換速度等參數(shù)集合。

另外， 恰當(dāng)?shù)闹悄芨哞F通信波束賦形設(shè)計(jì)也可以提升小區(qū)容量。假設(shè)RIS的部署密度足夠高，列車(chē)則可以同時(shí)被多個(gè)相鄰的RIS波束覆蓋。此時(shí)，可以采用窄波束，以盡可能減少每個(gè)RIS波束覆蓋列車(chē)車(chē)廂的數(shù)量。因?yàn)椴煌琑IS波數(shù)分別覆蓋列車(chē)不同部位的車(chē)廂，這樣就等于通過(guò)窄波束實(shí)現(xiàn)更小的扇區(qū)劃分，提高了空間隔離度，從而提升頻率重用系數(shù)，達(dá)到大幅提升小區(qū)容量的目的。

3.4 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與部署

本節(jié)中，我們將基于智能高鐵通信需求的特點(diǎn)及RIS技術(shù)特性，全面地討論RIS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)部署。

文獻(xiàn)[16]指出，智能高鐵的通信需求可分成四大類(lèi)場(chǎng)景：鐵路正線(xiàn)連續(xù)廣域覆蓋、鐵路站場(chǎng)和樞紐等熱點(diǎn)區(qū)域、鐵路沿線(xiàn)地面基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)、智能列車(chē)寬帶應(yīng)用。智能高鐵通信需求具有鮮明的特征，主要表現(xiàn)為容量和覆蓋需求在地理空間上分布極不均衡，具有鮮明的規(guī)律性，即業(yè)務(wù)需求僅局限于鐵路沿線(xiàn)；隨著列車(chē)高速運(yùn)行整體遷徙，體現(xiàn)為群切換、容量和覆蓋需求整體遷徙；沿鐵路線(xiàn)線(xiàn)性規(guī)律分布。

文獻(xiàn)[17]給出了傳統(tǒng)的基于RRU的鐵路通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具體如圖1所示。對(duì)于基于RIS的高鐵通信的典型部署方式，基于高鐵的環(huán)境與信道特點(diǎn)，并結(jié)合RIS的技術(shù)特性，文獻(xiàn)[3]提出了3種部署模式，具體如圖2。本文中，我們做了補(bǔ)充，總結(jié)了4類(lèi)典型的網(wǎng)絡(luò)部署模式：鐵路沿線(xiàn)部署RIS；車(chē)廂頂部部署RIS，用于高鐵移動(dòng)中繼或CPE的增強(qiáng)天線(xiàn)；車(chē)窗玻璃部署透明增強(qiáng)RIS；車(chē)廂內(nèi)壁部署RIS。其中，第2類(lèi)是新增類(lèi)型。

高鐵通信業(yè)務(wù)需求具有隨著高鐵運(yùn)動(dòng)整體遷移的特點(diǎn)，即只有高鐵經(jīng)過(guò)的小區(qū)需要業(yè)務(wù)連接。在本次高鐵經(jīng)過(guò)后至下一趟列車(chē)到達(dá)前，該小區(qū)不需要支持高鐵通信。一個(gè)很自然的想法是：如前文2.2節(jié)所述，鐵路沿線(xiàn)的相鄰基站可以接力共享兩者之間的RIS。采用共享RIS方案，僅需要基站之間切換低帶寬控制信令，且RIS控制信令的時(shí)延要求可以適度降低，以在RIS控制的動(dòng)態(tài)性與共享切換的實(shí)時(shí)性之間取得平衡。而傳統(tǒng)高鐵網(wǎng)絡(luò)的相鄰兩個(gè)基站共享RRU或分布式天線(xiàn)時(shí)，需要低時(shí)延地切換大帶寬的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)及控制信令，該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高。

基站控制RIS的回傳鏈路，不同部署方式有不同的設(shè)計(jì)約束，因此可選的實(shí)現(xiàn)方式也有差異。對(duì)于RIS部署在鐵路沿線(xiàn)的模式，基站與RIS之間的回傳鏈路可以采用有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)通信方式。無(wú)線(xiàn)回傳的連接方式部署靈活，但需要占用頻譜資源傳輸NBRIS之間的控制信令，因此會(huì)有一定的頻譜資源開(kāi)銷(xiāo)。不過(guò)，該回傳鏈路控制信令的信息速率較低，頻譜占用的開(kāi)銷(xiāo)并不高。對(duì)于RIS部署在列車(chē)車(chē)窗玻璃及車(chē)廂內(nèi)部的兩種模式，RIS與基站之間的回傳鏈路顯然只能采用無(wú)線(xiàn)通信方式。部署在車(chē)頂用以增強(qiáng)移動(dòng)中繼或CPE天線(xiàn)的RIS，其受控于移動(dòng)中繼或CPE，因此其回傳鏈路是與移動(dòng)中繼或CPE連接的，且一般采用有線(xiàn)方式連接。

上述的部署模式，均需要保證基站間、基站與RIS之間的空口同步關(guān)系，從而確保RIS幅度相位調(diào)控與信道/信號(hào)之間的同步關(guān)系。尤其是當(dāng)多個(gè)RIS波束賦形同時(shí)服務(wù)一個(gè)UE時(shí)，類(lèi)似于傳統(tǒng)CoMP的聯(lián)合傳輸，需要精準(zhǔn)的時(shí)間同步及相位對(duì)齊。

隧道覆蓋可以采用RIS以增強(qiáng)現(xiàn)有分布式天線(xiàn)系統(tǒng)（DAS）的傳統(tǒng)天線(xiàn)形態(tài)。這種天線(xiàn)體積更小且方便部署在隧道壁側(cè)，不會(huì)明顯突起?？紤]到RIS的低成本特性，隧道壁側(cè)可以部署更多無(wú)源反射RIS，并可以通過(guò)高密度RIS來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)信號(hào)覆蓋的調(diào)控增強(qiáng)。

4 未來(lái)研究趨勢(shì)與挑戰(zhàn)

RIS使能未來(lái)智能高鐵通信仍然面臨諸多技術(shù)問(wèn)題、部署問(wèn)題和標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。針對(duì)高鐵通信特有應(yīng)用場(chǎng)景中的RIS關(guān)鍵技術(shù)和方案，人們需要對(duì)以下幾個(gè)方面展開(kāi)深入研究和全面評(píng)估：

（1）引入RIS后，智能高鐵通信的信道測(cè)量與建模；

（2）RIS使能的智能高鐵通信網(wǎng)絡(luò)的信道估計(jì)與波束賦形設(shè)計(jì)與優(yōu)化；

（3）RIS使能的智能高鐵通信網(wǎng)絡(luò)與鐵路沿線(xiàn)的多網(wǎng)絡(luò)共存；

（4）RIS使能的智能高鐵通信網(wǎng)絡(luò)下多用戶(hù)及多業(yè)務(wù)類(lèi)型的共存優(yōu)化；

（5）適用于智能高鐵通信網(wǎng)絡(luò)不同場(chǎng)景需求的多種RIS形態(tài)設(shè)計(jì)；

（6）RIS使能的智能高鐵通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及部署研究及優(yōu)化。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文中，我們系統(tǒng)地探討了RIS在智能高鐵通信場(chǎng)景應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)及面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。作為超材料的二維實(shí)現(xiàn)，RIS具有低成本、低復(fù)雜度和易部署的特性。通過(guò)構(gòu)建智能可控?zé)o線(xiàn)環(huán)境，RIS將給未來(lái)6G帶來(lái)一種全新的通信網(wǎng)絡(luò)范式，滿(mǎn)足未來(lái)移動(dòng)通信需求。簡(jiǎn)化版本的RIS將可能在5G/5G-Adv階段，實(shí)現(xiàn)初步商業(yè)部署及標(biāo)準(zhǔn)化，尤其可以用于改善5G毫米波覆蓋問(wèn)題。

智能高鐵作為一種重要的智能交通基礎(chǔ)設(shè)施，是中國(guó)在技術(shù)及產(chǎn)業(yè)均全面領(lǐng)先的領(lǐng)域，屬于“新基建”的范疇。RIS則是由中國(guó)自主提出并引發(fā)全球跟進(jìn)的技術(shù)，未來(lái)將成為中國(guó)在基礎(chǔ)性原創(chuàng)技術(shù)及全產(chǎn)業(yè)鏈全面領(lǐng)先的潛在突破領(lǐng)域之一。智能高鐵新基建與RIS構(gòu)建的電磁新基建相結(jié)合，未來(lái)將會(huì)獲得更加廣闊的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)前景。

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作者簡(jiǎn)介

趙亞軍，中興通訊股份有限公司無(wú)線(xiàn)研究院技術(shù)預(yù)研總工；目前主要從事5G標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)和6G的研究；主要研究方向包括智能超表面、頻譜共享、太赫茲通信及靈活雙工等；已申請(qǐng)4G/5G相關(guān)發(fā)明專(zhuān)利200余項(xiàng)，其中有20余項(xiàng)納入4G/5G標(biāo)準(zhǔn)。

章嘉懿，北京交通大學(xué)教授；研究方向?yàn)榇笠?guī)模MIMO、智能無(wú)線(xiàn)通信；獲得IEEE通信學(xué)會(huì)亞太地區(qū)杰出青年獎(jiǎng)和中國(guó)電子學(xué)會(huì)自然科學(xué)一等獎(jiǎng)；發(fā)表論文100余篇。

艾渤，北京交通大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師、電子信息工程學(xué)院副院長(zhǎng)，軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任，國(guó)家6G技術(shù)研發(fā)總體專(zhuān)家組專(zhuān)家，中國(guó)移動(dòng)集團(tuán)軌道交通聯(lián)盟5G產(chǎn)業(yè)推進(jìn)委員會(huì)主任，IET Fellow，IEEE VTS杰出講師，中共中央組織部“萬(wàn)人計(jì)劃”領(lǐng)軍人才，科技部中青年創(chuàng)新領(lǐng)軍人才；獲國(guó)家自然科學(xué)基金委杰出青年基金、優(yōu)秀青年基金，以及國(guó)家自然科學(xué)基金委-英國(guó)皇家學(xué)會(huì)牛頓高級(jí)學(xué)者基金資助；發(fā)表論文150余篇，獲授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利32項(xiàng)。