6G智能超表面通信系統(tǒng)由SDR-LW 4940 Note軟件定義無(wú)線電（配備毫米波擴(kuò)展模塊）及可重構(gòu)智能超表面RIS組成。系統(tǒng)工作時(shí)，SDR-LW 4940 Note首先生成OFDM調(diào)制信號(hào)，經(jīng)射頻前端放大后通過(guò)天線輻射；RIS控制器根據(jù)實(shí)時(shí)信道狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整超表面單元參數(shù)，精確控制信號(hào)反射波束的方向與相位，有效增強(qiáng)目標(biāo)接收點(diǎn)的信號(hào)質(zhì)量；SDR-LW 4940 Note的接收通道隨后捕獲經(jīng)RIS調(diào)控反射的信號(hào)，并由其內(nèi)置工控機(jī)完成信號(hào)檢測(cè)、解調(diào)與譯碼處理，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的可靠通信。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建了完整的智能反射通信鏈路。

（1）兩臺(tái)可編程SDR（SDR-LW 4940 Note）

寬頻段、大帶寬、四通道獨(dú)立軟件無(wú)線電平臺(tái)SDR-LW 4940 Note設(shè)備，承擔(dān)數(shù)模轉(zhuǎn)換與射頻端收發(fā)功能，以及基帶信號(hào)實(shí)時(shí)處理與高速數(shù)據(jù)傳輸。

信號(hào)處理與發(fā)射由SDR-LW 4940 Note一體機(jī)配合毫米波擴(kuò)展模塊共同完成，實(shí)現(xiàn)從基帶信號(hào)生成、調(diào)制編碼到毫米波射頻發(fā)射的完整處理鏈路，最終通過(guò)喇叭天線輻射無(wú)線信號(hào)。

接收端通過(guò)天線捕獲RIS反射信號(hào)，由SDR-LW 4940 Note一體機(jī)結(jié)合毫米波擴(kuò)展模塊完成信號(hào)接收、毫米波下變頻及基帶處理，最終通過(guò)解調(diào)與解碼恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)完整通信鏈路。

（2）兩套毫米波擴(kuò)展模塊（MMW-44）

毫米波擴(kuò)展模塊MMW-44含一個(gè)雙通道的上變頻模塊和一個(gè)雙通道的下變頻模塊，可以將兩路中頻信號(hào)搬移到毫米波頻段，或者將兩路毫米波頻段信號(hào)搬移到中頻頻段。模塊專(zhuān)為 5G FR2設(shè)計(jì)，支持 24–44 GHz 超寬帶頻譜，適用于 5G NR、衛(wèi)星通信及未來(lái) 6G 研究。

（3）一套智能超表面（RIS）

由可編程超表面陣列及其專(zhuān)用控制器組成，動(dòng)態(tài)調(diào)控入射電磁波的相位、幅度或極化，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的智能反射與波束賦形。

（4）一套6G智能超表面平臺(tái)軟件

依托 Ubuntu 系統(tǒng)部署的6G智能超表面平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)RIS 輔助盲區(qū)目標(biāo)感知與通信。

RIS 輔助通感一體化系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)雙重功能：一方面與盲區(qū)的通信用戶(hù)進(jìn)行通信，另一方面對(duì)盲區(qū)內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

通感一體化設(shè)備發(fā)端發(fā)送OFDM 波形， 經(jīng)過(guò)RIS 反射后由通信用戶(hù)接收，通感一體化設(shè)備收端接收由RIS 反射的盲區(qū)目標(biāo)回波信號(hào)。

（1）系統(tǒng)連接

系統(tǒng)搭建圖

1. 射頻的連接

通感一體化設(shè)備及通信用戶(hù)分別采用1臺(tái)SDR-LW 4940 Note進(jìn)行模擬，通過(guò)毫米波線纜連接SDR-LW 4940 Note與毫米波擴(kuò)展模塊（含上、下變頻模塊）；通過(guò)毫米波線纜連接毫米波擴(kuò)展模塊與毫米波天線，實(shí)現(xiàn)將中頻信號(hào)搬移到毫米波頻段，或者將毫米波頻段信號(hào)搬移到中頻頻段。

2. 數(shù)據(jù)的連接

SDR-LW 4940 Note設(shè)備內(nèi)部使用QSFP28線纜將設(shè)備通過(guò)10 G /100 G QSFP28接口與工控機(jī)連接；軟件層面依托 Ubuntu 系統(tǒng)部署6G智能超表面平臺(tái)軟件，實(shí)現(xiàn)RIS 輔助盲區(qū)目標(biāo)感知與通信。

3. RIS與設(shè)備的連接

無(wú)源RIS 在y-o-z 平面上有M×M 大小的均勻平面天線列陣；RIS 控制模塊通過(guò)千兆網(wǎng)口與通感一體化設(shè)備連接，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)控，實(shí)現(xiàn)RIS 被動(dòng)波束賦形；

4. 感知目標(biāo)

感知目標(biāo)為一塊銅板。

（2）實(shí)驗(yàn)參數(shù)

（3）驗(yàn)證效果

RIS隨機(jī)碼本：無(wú)法檢測(cè)到目標(biāo)，通信性能差

調(diào)整優(yōu)化RIS碼本后：成功檢測(cè)到目標(biāo)，通信性能好

通信與感知結(jié)果示意圖

試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)優(yōu)化RIS碼本設(shè)計(jì)，可有效降低通信誤比特率，從無(wú)RIS 部署時(shí)的44.42% 和使用隨機(jī)碼本時(shí)的1% 左右，降低到近乎為0，同時(shí)檢測(cè)概率也從0 到達(dá)近乎100%。

通過(guò)部署 RIS 并優(yōu)化RIS碼本可以同時(shí)提高通信與感知性能，這表明RIS 是解決高頻通感一體化覆蓋問(wèn)題頗具潛力的解決方案。

方案適用于以下場(chǎng)景：

場(chǎng)景一：4G/5G空間通信優(yōu)化 --  增強(qiáng)多徑傳輸、改善邊緣覆蓋、消除信號(hào)盲區(qū)，提升移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)性能 ；

場(chǎng)景二：6G智能超表面技術(shù) --   解決毫米波高損耗難題，構(gòu)建動(dòng)態(tài)非視距鏈路，支撐6G高頻通信；

場(chǎng)景三：無(wú)源定位 --  輔助實(shí)現(xiàn)高精度三維定位，保障復(fù)雜環(huán)境下的連續(xù)定位服務(wù)。