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本期推荐一篇来自南京大学的前沿研究《协同双可重构智能表面:室内无线覆盖增强的现场试验》。该研究针对L型走廊、多层结构和大窗户导致的室内无线网络死区和信号中断问题,创新性地部署了两块协作的150 cm×90 cm智能面板(每面板含超1000个可重构超表面单元),在2.5-2.7 GHz频段将链路预算提升超过20 dB。通过精密优化仿真与实测对比,验证了该技术在特定场景下的显著覆盖增强效果,为未来高可靠性室内通信提供了新思路。
在当今高度互联的世界中,稳定的室内无线网络覆盖已成为生活和工作的基本需求。然而,复杂的建筑结构——如L型走廊、多层空间和大型玻璃窗——常常造成信号盲区和通信中断,严重影响用户体验。特别是在办公环境、医院和智能工厂等场景,可靠的无线连接更是至关重要。传统解决方案往往需要通过增加基站或中继器来弥补覆盖不足,但这会导致成本上升和能耗增加。正是在这样的背景下,南京大学的研究团队将目光投向了可重构智能表面这一新兴技术,希望通过"智能反射"的方式优雅地解决这一难题。
这项发表在《IEEE Journal of Microwaves》上的研究,创新性地提出了协同双可重构智能表面系统。研究人员没有选择传统的信号放大或中继方案,而是巧妙地在室内环境中部署了两块大型智能反射面板,每块面板由超过1000个可重构超表面单元组成,形成了具有波束成形能力的智能反射面。这些面板能够动态调整电磁波的反射相位和幅度,就像拥有"智能视觉"的镜子,能够精确地将信号"转向"需要覆盖的区域。
主要技术方法
研究团队采用协同可重构智能表面(RIS)技术,通过部署两个150 cm×90 cm的智能反射面板(各含1000+可重构单元),在2.5-2.7 GHz频段进行室内场测。运用优化算法仿真反射单元配置,对比实测数据验证链路预算改善效果,重点解决了复杂室内环境下的信号覆盖难题。
研究结果
无线覆盖性能显著提升
通过在实际室内环境中部署协同双RIS系统,研究人员测量到在2.5-2.7 GHz频段的链路预算提升了超过20 dB。这一改进意味着信号覆盖范围大幅扩展,传统信号弱区或死区的通信质量得到根本性改善。实测数据与仿真结果高度吻合,证明了优化算法的有效性。
复杂场景适应性强
针对L型走廊、多层建筑结构和大面积窗户等典型室内结构,研究团队验证了RIS系统的适应性。通过调整两个面板的协同工作模式,系统能够智能补偿因建筑结构造成的信号衰减和干扰,展现出在复杂电磁环境下的稳定性能。
系统优化空间明确
研究发现,通过进一步优化超表面单元的设计和排布,以及改进协同控制算法,系统性能还有提升空间。特别是在动态环境下的实时响应能力,以及多用户场景下的资源分配策略,都是未来值得深入探索的方向。
研究结论与意义
这项研究证实了协同双可重构智能表面技术在解决室内无线覆盖问题方面的巨大潜力。与传统的基站增补方案相比,RIS系统具有能耗低、部署灵活、维护简便等优势,为未来智能建筑、工业物联网和智慧城市等应用场景提供了新的技术选择。特别是在5G-Advanced和未来6G网络中,这种无源式信号增强技术有望成为构建绿色、高效通信基础设施的重要组成部分。
研究的成功不仅展示了可重构电磁超表面在实用化道路上的重要进展,也为学术界和产业界提供了可复用的技术方案和测试方法。随着相关技术的成熟和成本的降低,我们有理由相信,智能反射面技术将在未来的无线通信系统中扮演越来越重要的角色,最终让用户在任何角落都能享受到稳定、高速的网络连接。