当你在高楼林立的城市中手机信号时断时续，或是在偏远山区无法接入网络，可能想不到未来6G网络会用一种“智能反光镜”解决这些问题。我国北京理工大学、中兴通讯团队最新研究显示，可重构智能表面（RIS）——这种由大量可编程单元组成的二维超表面，能像“会思考的镜子”一样智能调控电磁波，破解当前通信网络覆盖差、功耗高、多用户干扰三大瓶颈。相关成果近日发表于《Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering》，为6G实现“全球无缝覆盖”提供关键技术支撑。

通信网络的“老大难”：覆盖、功耗与干扰

当前5G网络虽已广泛应用，但在高楼峡谷、深海沙漠等场景，信号覆盖仍像“打地鼠”——基站建得再多，总有“盲区”；同时，基站和终端设备功耗居高不下，5G基站功耗是4G的3倍，手机一天一充成常态；多用户同时接入时，信号干扰如同“多人抢话”，网速骤降。

“RIS就像给通信系统装了‘智能反光镜’。”研究团队解释，传统通信依赖基站主动发射信号，而RIS通过无源反射调控电磁波，无需复杂射频链，功耗仅为传统基站的1%，成本降低70%。它能将基站信号“反射”到盲区，像“用镜子把阳光引到暗室”，还能动态调整反射角度，减少多用户间的干扰。

RIS“黑科技”：三大创新破解核心难题

RIS虽潜力巨大，但应用中面临“级联信道难调控”“多用户抢资源”“波束倾斜”等挑战。团队针对性提出三大解决方案：

级联信道解耦：把复杂光路拆成两段调
RIS辅助通信的信道是基站-RIS-用户的级联链路，像“基站到镜子再到眼睛的光路”，传统算法难以同时优化两段链路。团队提出将RIS调控矩阵分解为接收和发射两个子矩阵，分别匹配基站-RIS和RIS-用户信道，如同“先调镜子对准基站，再调镜子对准用户”，使波束成形精度提升30%，信号强度增强2倍。

分块RIS：一面镜子变多面，各对一个用户
RIS通常是一整块超表面，只能同时对准一个用户，多用户接入时如同“用一面镜子给多人打光，有人亮有人暗”。团队将RIS分成多个子块，每个子块独立调控，像“把大镜子拆成小镜子，各自对准不同用户”。实验显示，这种分块设计使多用户接入时的干扰降低40%，频谱效率提升50%，尤其适用于城市密集用户场景。

真时延（TTD）机制：解决“彩虹波束”难题
宽带通信中，不同频率信号经RIS反射后会出现“波束倾斜”，如同“彩虹光通过棱镜后分散”，导致部分频段信号失真。团队引入TTD机制，通过精确控制各单元的时延，让不同频率信号同步聚焦，像“调整棱镜角度使彩虹光重新汇聚成白光”，宽带通信的信号一致性提升80%，支持更高速率的数据传输。

从实验室到商用：6G通信的“万能补丁”

RIS技术已得到工业界验证：中兴通讯联合东南大学等机构在2020年成立RIS任务组，推动技术标准化；2022年RIS技术联盟（RISTA）成立，成员包括华为、中国移动等30余家单位。在仿真测试中，RIS辅助的5G系统在城市峡谷场景下，信号覆盖盲区减少60%，用户下载速率提升2.3倍；在物联网场景中，无源RIS终端续航达10年，是传统设备的5倍。

未来，RIS将成为6G的“万能补丁”：在偏远地区，RIS可替代基站实现广覆盖；在室内，RIS贴在墙面就能增强Wi-Fi信号；甚至在卫星通信中，RIS可调控星地链路，实现天地一体化通信。不过，RIS的大规模应用仍需突破标准化、工程误差校准等挑战，预计2030年将与6G网络同步商用。

6G愿景：“智能电磁环境”让万物互联更高效

“RIS不仅是通信设备，更是构建智能电磁环境的基石。”论文作者赵亚军表示，未来RIS可与AI结合，实时感知用户位置和需求，动态调控电磁波，让通信像“水电一样无处不在却无形”。例如，自动驾驶汽车通过RIS实时调整车联网信号，远程手术中RIS确保医疗设备低延迟通信，深空探测中RIS辅助航天器与地球的高速数据传输。

来源: 信息与电子工程前沿FITEE