2022年5月16日至20日，国际电气与电子工程师学会（IEEE）国际通信大会（International Conference on Communications, ICC）以线上线下相结合的形式在韩国首尔召开。
本届IEEE ICC会议共组织了2个special workshop，均为相关领域知名学者的邀请报告。其中，法国巴黎萨克雷大学（智能超表面技术联盟会员单位）的Marco Di Renzo教授组织了智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surfaces, RIS）专题研讨会。
本次研讨会上，来自清华大学（智能超表面技术联盟理事长单位）的戴凌龙副教授受邀作了题为“Active RIS vs. Passive RIS: Which Will Prevail in 6G?”的报告。
该报告指出，智能超表面技术在理论上可带来与表面单元数的平方成正比的信噪比增益，比大规模MIMO可实现的信噪比增益更高，这是RIS在应用中备受关注的原因之一。然而，该“平方律增益”同时也引入了RIS“乘性衰落”效应，即RIS反射路径的衰减与基站到RIS以及RIS到用户这两段路径长度的乘积（而不是其加和）的平方成正比，这将严重制约RIS带来的“平方律增益”。因此，RIS只能在直射径被遮挡这一特殊通信场景下才能获得可观的容量增益，而在直射径或散射径较强的典型通信场景中，现有的无源RIS能够带来的实际容量增益是十分有限的，这将大大限制了RIS的应用范围。
图1. 无源RIS与有源RIS的对比
为解决上述制约RIS广泛应用的RIS“乘性衰落”问题，清华大学戴凌龙副教授（智能超表面技术联盟软件与算法工作组副组长）课题组与杨帆教授（智能超表面技术联盟副理事长）课题组开展了软硬结合的跨学科合作研究，设计、研制、测试了有源RIS这一新技术。与现有的无源RIS只能被动地反射信号而不能对其进行放大不同，有源RIS通过在每个（或者部分）RIS单元上集成额外的反射式功放，在对反射信号进行调控的同时，还能对其进行高增益的放大。
图2. 有源RIS信号模型的实测验证
同时，由于有源RIS引入了有源器件，其引入的噪声不再像无源RIS一样可以忽略不计，故研究团队还构建了有源RIS的新信号模型，并研制了一个工作于现有5G主流频段3.5 GHz的64单元有源RIS，通过实测数据对信号模型进行回归分析和验证。
进一步，基于有源RIS信号模型，研究团队从理论上定量分析了有源RIS带来的系统容量极限，并提出了联合预编码算法来解决有源RIS辅助的MIMO系统的容量最大化问题。仿真结果表明，相比于现有的无源RIS，有源RIS在典型和非典型场景下均能获得显著的性能增益。
最后，研究团队还在实验室搭建了有源RIS辅助的通信系统验证平台，实测结果表明，与普通金属板相比，有源RIS可提高接收信号强度10dB。
图3. 有源RIS辅助的通信系统及测试结果
报告全文如下附件：
Active RIS vs. Passive RIS: Which Will Prevail in 6G?
–本文完–
