4.透射超表面大规模天线通信系统-上交陈文教授.pdf

1、-1-中国通信学会学术年会智能超表面技术研讨会陈 文上海交通大学透射超表面大规模天线通信系统2025年12月07日-2-汇报内容1.TRIS背景2.TRIS研制3.TRIS调控4.TRIS系统-3-1.背景：现有技术路线不可持续急需研究新范式6G基站设备单站功耗华为5G3500W中兴5G3255W大唐5G4940W各家4G1300W中国铁塔发布-4-1.背景：提出透射RIS-MIMO构架p2021年提出透射可重构超表面大规模天线构架，受到业界关注-5-1.背景：透射智能超表面（TRIS）智能控制器RIS单元状态（0/1）可控电磁波幅度相位RISRIS无射频链路成本低、功耗低、可编程、易部署-6

2、-1.背景：透射RIS-MIMO系统p 通过透射RIS单元对电磁波相位的调控，实现高阶电磁调制l 无需数模转换（DAC）l 无需功分网络l 无需耦合校准网络l 无需要数字信号调制l 无需滤波器抑制边带l 无反射RIS的馈源遮挡l 实现低功耗、低成本的通信-7-1.背景：技术挑战功能映射主动被动传统天线RIS单元收发高阶调制波束赋形滤波-8-2.TRIS研制：TRIS单元及馈电端口p 超表面单元整体由四层金属层、三层介质层构成p 金属层从上至下依次为单元辐射贴片、偏置网络、金属地以及馈电网络层6.057.45 GHz下，端口S11-10dB-9-2.TRIS研制：TRIS端口及馈电网络两种状态的

3、相位差约为180馈电网络S11参数-10-2.TRIS研制：TRIS阵列结构及性能超表面阵列整体结构设计超表面阵列整体S11参数-11-3.TRIS调控：TRIS高阶电磁调制n 发射端利用超表面状态切换将码元的相位和幅度映射到一次谐波n 接收端利用FFT得到码元的谐波分量进行解调技术原理-12-3.TRIS调控：TRIS高阶电磁调制-13-3.TRIS调控：TRIS高阶电磁调制-14-3.TRIS调控：TRIS边带辐射抑制BPSK直接数字调制信号频谱16QAM直接数字调制信号频谱-15-3.TRIS调控：TRIS边带辐射抑制直接在RIS前滤波可能会使基带信号出现较大畸变，在馈源信号进行与RIS

4、单元状态切换同步的幅度控制，使得在相位状态切换时信号幅度缓慢变为0。-16-3.TRIS调控：TRIS边带辐射抑制-17-3.TRIS调控：TRIS动态用户追踪按行调制计算用户俯仰角按列调制计算用户水平角-18-3.TRIS调控：TRIS动态用户追踪对RIS进行周期调制分析基站接收导频信号的频谱特征实现对RIS用户的动态追踪-19-3.TRIS调控：TRIS动态用户追踪入射角 入射角-20-3.TRIS调控：TRIS动态用户追踪用户导频信号从不同方向入射时接收信号频谱不同频率的导频信号对应的角度跟踪精度-21-3.TRIS调控：TRIS多波束调控只需一个射频链实现下行波束通信，无数字域调制和数

5、字波束赋形波束2单元状态1时间序列1单元状态2时间序列2序列取或单元状态2个波束波束1-22-4.TRIS-MIMO系统测试p自研了两代TRIS-MIMO系统V1.0V2.0-23-p第一代透射超表面大规模天线系统测试（TRIS-MIMO V1.0）4.TRIS-MIMO系统测试序号检测样品检测项目标准要求检测结果检测结论1透射可重构超表面大规模天线系统工作带宽测试中心频率为3.5GHz，带宽200MHz（增益大于15.5dB）频率3.4 GHz-3.6 GHz，波束方向0时，增益最小值为15.75dB合格2孔径效率测试20%天线孔径效率21.47%合格3波束扫描测试60（波束指向偏差小于5）

6、天线波束扫描范围60范围内，波束指向偏差最大为4合格4高阶调制多载波通信测试16 QAM的高阶调制（EVM小于12.5%）16QAM调制最大EVM测试为9.1%合格5多用户收发测试支持多载波传输系统在10、20和30三种设置下可形成稳定的双波束合格6功耗与成本优化验证测试相比传统256大规模天线系统，实现系统功耗降低30%，成本核算降低70%相比传统256大规模天线系统，系统功耗降低92.1%，成本降低99.6%合格-24-p第二代辐射式超表面大规模天线系统测试（TRIS-MIMO V2.0）4.TRIS-MIMO系统测试序号检测样品检测项目标准要求检测结果检测结论1Sub-7GHz频段辐射式