可重构智能表面技术白皮书：信道建模与仿真

可重构智能表面技术白皮书：从信道建模视角看

部署场景

RIS技术联盟的白皮书探讨了RIS技术的潜在部署场景，重点关注提升覆盖范围和容量。定义了六种潜在场景：

• FR2室外静态或半静态覆盖增强
• FR2室内静态或半静态覆盖增强
• FR2 O2I/I2O静态或半静态覆盖增强
• FR2室外动态覆盖增强
• FR2室内动态覆盖增强
• FR2 O2I/I2O动态覆盖增强
• FR2低仰角动态覆盖增强
• FR2室外吞吐量增强等

RIS类型与假设

RIS类型包括反射RIS、透射RIS、STAR（同时转换和反射RIS）、吸收RIS等，以及无源RIS、有源RIS、传感RIS和单向RIS。白皮书优先考虑以下RIS属性：

• 反射/透射/STAR类型
• 被动式/主动式/混合式/传感式
• 公用事业继电器/新型天线继电器
• 平面/非平面形状

信道建模方法论

RIS信道建模框架与传统通信建模框架不同，需要考虑基站-RIS信道、RIS-用户设备信道以及RIS本身的物理模型。建模要求包括：

• 高精度链路建模，考虑多链路之间的相互关系
• RIS的高精度相移建模，考虑散射模式、理想相移、角度依赖性和非理想量化效应

白皮书提出基于等效辐射模式、电磁RCS模型和简化余弦辐射模式模型三种物理建模方法。其中，基于等效辐射模式的物理模型通过等效辐射模式表征RIS对信号的响应，包括：

• 基于等效辐射模式的物理模型
• 电磁RCS模型
• 简化余弦辐射模式模型

模拟方法学

白皮书提出RIS信道模型由BS-RIS、RIS-UE和BS-UE链路组成，每个链路的信道参数独立生成和演化，包括大规模和小规模信道参数。提出了基于几何的信道建模方法，并扩展到多用户信道和定向信道。

RIS信道评估参数

白皮书定义了评估RIS信道的关键参数：

• 大规模参数：路径损耗、阴影衰落、Rice K因子、延迟扩展等
• 小规模参数：延迟、垂直和水平到达/离开角，以及每个MPC的相位

模拟假设

白皮书提出了系统级仿真假设用于校准，包括：

• 网络布局模型：城市宏观、密集城市和室内场景
• 传播模型：考虑BS-RIS-UE链路的传播模型
• 天线建模：基站天线阵列参数、UE天线阵列参数和RIS天线建模
• 波束形成模式建模：最佳相位配置

结论

白皮书提出了适用于RIS的工程可行信道模型，平衡了3GPP仿真中的建模精度和实用性。模型采用确定性建模方法对RIS本身进行建模，而在级联信道的每个跳段中采用基于几何的统计模型（GBSM）。提出的信道模型和仿真方法可作为3GPP中RIS研究的起点。