7.从无源RIS到低成本相控阵-中移动袁弋非博士.pdf

1、 从无源RIS到低成本相控阵袁弋非2025年12月7日2背景与需求面向6G超大规模天线演进，通道（TxRU）数量激增带来巨大成本及功耗压力，传统MIMO面临高成本、高功耗等挑战。利用低成本可调元器件实现移相能力，替代部分数字通道或数模混合架构中的移相芯片，降低成本与功耗。通感一体（基站）5G-A的通感一体化基站硬件成本高单站约30-50万元，为提高感知精度增加振子数将进一步提高硬件成本可扩展性受限。AAU占5G基站总成本的35%-48%AAU占5G-A基站总成本的40%-55%覆盖增强（中继）现网弱覆盖区域的优化一方面受限于配套成本（机房、空调等成本）约束，一方面依赖主设备厂商对基站波束的授权

2、（授权费）建站配套成本：动力配套：35万土建安装：815万波束授权费用（单站）：静态波束赋形（宽）：1.53万动态波束追踪（窄）：36万高级智能（AI/抗干扰）：610万硬件成本软件成本配套成本PA0%20%40%60%80%100%120%140%160%5G5G-A射频链路射频链路移相器移相器PCB板板天线阵子天线阵子+30%+50%+20%+100%数字基带信号处理DAC移相器射频链路DACDACDAC功放混频PCB+振子成本核心：射频链路天线振子PCB移相器成本提升原因：材料升级：GaN、陶瓷介质、PTFE 数量倍增：通道、振子5G-A成本增长点：更高频段要求器件精度、耐候性、集成度全

3、面提升；移相器精度和振子数量成为最大成本增量来源易部署易部署低成本低成本48%55%5G5GA低成本低成本3低成本相控阵电磁超材料的两大应用场景信号源基站中继信号源无源反射有源反射/透射近端机远端机馈线低成本低功耗易部署低成本远覆盖易部署覆盖增强降低硬件成本低成本大孔径空馈反射中继节点：电磁超材料反射或透射单元组成阵列，具有波束赋型能力，以较低的成本提升网络覆盖，提高小区吞吐，无源或有源形式基站天线：在中高频段，采用电磁超材料构成模拟相控阵的辐射单元，部分代替数字波束赋型，降低基站射频天线部分的功耗和成本线馈辐射低成本低剖面大孔径4无源RIS中继的链路预算级联链路（基站-RIS-终端）：基站-

4、RIS的信道和RIS-终端的信道均为LOS径传播直连链路（基站-终端）：根据距离确定LOS/NLOS传播的概率场景Urban Macro载波频率GHz6.7载波波长m0.04477子载波间隔kHz30系统带宽MHz20终端发射功率dBm23RIS与终端距离m35RIS与终端之间路损dB76.94RIS波束入射角rad0.5235入射角余弦0.8660RIS孔径损失dB0.6246RIS反射损失dB2RIS面板尺寸m20.8RIS面板天线单元数1600波束增益dB32.03RIS孔径增益dB37.00RIS与基站的最小2D距离 m35RIS与基站的最小3D距离 m35.36RIS与基站的最小路损

5、dB78.58基站接收功率（最大）dBm-94.36终端与基站最小距离m57.51终端与基站之间最小路损 dB97.314基站接收功率（最大）dBm-102.5BS-UE直联链路在离终端附近（35m）部署0.9m x 0.9m口径的无源RIS能够提升覆盖810dB5系统仿真-基本参数设置*Y.Yuan,Y.Huang,X.Su,et.al.,“Reconfigurable intelligent surface(RIS)system level simulations for industry standards,”to be published in IEEE Comm.Mag.arXiv:

6、2409.13405 cs.ITRIS特有参数数值RIS面板密度8个/扇区RIS面板部署方式小区边缘：0.91.0小区半径的环状区域，或均匀分布RIS面板间最小距离0.1小区半径RIS面板的单元数M*N=40*40，90垂直极化单元调相精度2-bitRIS单元间距0.4l RIS天线高度15 mRIS天线的下倾角UE小区边缘撒点时15度RIS单元最大方向增益5 dBiRIS单元天线方向图与基站天线振子的相同基站-RIS链路信道模型LOS径RIS-终端信道模型3GPP 38.901通用参数数值网络拓扑六边形网格，7个基站（21扇区）站间距500 m载波频率（fc）2.6 GHz 系统带宽10 M