主动RIS与被动RIS：谁将在6G中胜出？
摘要
作为控制无线信道的革命性范式，可重构智能表面（RISs）已成为未来6G网络的候选技术。然而，由于“乘性衰落”效应，现有的被动RISs在许多具有强直连链路的场景中仅能实现有限容量增益。本文提出主动RISs的概念以克服这一根本限制。与不加放大地反射信号的被动RISs不同，主动RISs可通过集成在其单元中的放大器对反射信号进行放大。为刻画信号放大并纳入有源组件引入的噪声，我们基于所制作的主动RIS单元，通过实验测量建立并验证了主动RISs的信号模型。基于已验证的信号模型，我们进一步分析了主动RISs的渐近性能，以揭示其为无线通信提供的显著容量增益。最后，我们针对主动RIS辅助的多用户多输入单输出（MU-MISO）系统建立和速率最大化问题，并提出一种联合发射波束赋形与反射预编码方案来求解该问题。仿真结果表明，在典型无线系统中，被动RISs仅能实现22%的有限和速率增益，而主动RISs可实现130%的显著和速率增益，从而克服了“乘性衰落”效应。
引用
@article{arxiv.2103.15154,
title = {Active RIS vs. Passive RIS: Which Will Prevail in 6G?},
author = {Zijian Zhang and Linglong Dai and Xibi Chen and Changhao Liu and Fan Yang and Robert Schober and H. Vincent Poor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.15154},
year = {2023}
}
备注
To appear in IEEE Trans. Commun., Dec. 2022. This paper proposes the concept of active RISs. Based on a fabricated active RIS element, the signal model of active RISs is validated by experimental measurements. The conference version including an active RIS-aided communication prototype is at: arXiv:2301.00161. Simulation codes are provided at: http://oa.ee.tsinghua.edu.cn/dailinglong/publications/publications.html