6G智能超表面无线信道环境自适应构建技术

本书以智能超表面关键技术研究为核心，建立从理论到应用的智能超表面技术体系。全书共分8 章，从6G标准网络架构介绍开始，追溯了智能超表面的历史演化进程，对其工作原理、应用场景和通信模型开展了详细剖析，依照技术体系的实现流程，深入研究了智能超表面技术核心难点――信道估计问题和反射系数优化问题。在本书的内容体系中，智能超表面的“智能”体现在两方面：一方面，超表面单元需要能够依据信道条件进行自适应配置，通过人工智能方法对超表面单元进行自主优化；另一方面，人工智能在实际中的应用要求更高的传输速率，智能超表面技术可为人工智能业务提供更强大的通信基础支撑，因此，本书进一步讨论了将智能超表面用于辅助AI 应用。在6G 绿色通信的目标下，本书详细分析了智能超表面的能量效率优化技术，最后梳理了新型智能超表面的技术进展。本书的重点在于智能超表面的优化设计及其实际应用，通过严谨的理论推导和精巧的机制设计，实现智能超表面对无线传输环境的自适应重构，在6G 的高可靠、低时延、低能耗通信系统设计上具有巨大的应用潜力和指导意义。

李立欣，男，教授，博士生导师，西北工业大学智能通信与信息处理研究所所长，通信工程系主任。任陕西省航空学会理事、陕西省航空学会数智低空专业委员会主任委员、中国航空学会人工智能技术分会委员。主要从事5G/6G无线通信、空天地一体化通信系统、人工智能与无线通信等交叉领域的研究工作。主持国家“863”项目、军口国家级重大项目等30余项国家级/省部级课题。近年来在国内外顶级期刊/会议发表论文200余篇，出版中英文专著/教材5本，授权发明专利30余项。长期担任《航空学报》等多项期刊编委、四十余种国内外重要学术期刊的审稿人和国际学术会议程序委员会委员。2014年入选陕西省“三秦人才”，2016年评为国家高技术研究发展计划（863）“十二五”科技创新之星，2020年评为IEEE Transactions on Communications最佳审稿人，获陕西省技术发明奖二等奖（2022）、中国航空学会科学技术奖二等奖（2022、2024）、陕西高等学校科学技术研究优秀成果奖二等奖(2023)、陕西省高等教育教学成果一等奖（2019）、陕西省普通高等学校优秀教材一等奖（2016），陕西省航空学会科学技术一等奖（2022）。入选全球前2%顶尖科学家（World's Top 2% Scientists）。

第1章 绪论 1.1 6G通信愿景 1.1.1 分布式异构网络架构 1.1.2 感知通信计算融合网络架构 1.1.3 智能化网络架构 1.2 6G通信中潜在的关键技术 1.2.1 超大规模天线技术 1.2.2 语义通信技术 1.2.3 人工智能技术 1.2.4 智能超表面技术 1.3 6G潜在应用 1.3.1 高频通信 1.3.2 空间通信 1.3.3 物联网 1.3.4 无线边缘计算 1.3.5 物理层安全 1.3.6 频谱感知与共享 参考文献 第2章 智能超表面：技术溯源与工作原理 2.1 工作原理 2.2 部署形式 2.2.1 基于反射阵列的部署 2.2.2 基于超材料的部署 2.3 工作模式 2.4 智能超表面系统架构 2.5 智能超表面阵面设计 2.5.1 电磁单元设计与优化 2.5.2 阵列全波仿真与加工测试 2.5.3 控制模块设计 2.5.4 控制模块的码表提取 2.5.5 控制模块的响应速度 2.5.6 控制模块潜在功能需求 2.6 潜在关键技术 2.6.1 面向实现的波束赋形方案 2.6.2 使能近场 2.6.3 使能泛在感知与定位 2.7 工程化面临的挑战 2.7.1 硬件挑战 2.7.2 信道互易性 2.7.3 功耗分析 2.8 潜在标准化工作 2.8.1 概述 2.8.2 RIS和NCR对比 2.8.3 潜在标准影响 参考文献 第3章 智能超表面：应用场景与通信模型 3.1 潜在应用场景 3.1.1 信号覆盖扩展 3.1.2 边缘速率提升与干扰抑制 3.1.3 安全通信