系统概述
6G智能超表面通信系统由SDR-LW 4940 Note软件定义无线电(配备毫米波扩展模块)及可重构智能超表面RIS组成。系统工作时,SDR-LW 4940 Note首先生成OFDM调制信号,经射频前端放大后通过天线辐射;RIS控制器根据实时信道状态动态调整超表面单元参数,精确控制信号反射波束的方向与相位,有效增强目标接收点的信号质量;SDR-LW 4940 Note的接收通道随后捕获经RIS调控反射的信号,并由其内置工控机完成信号检测、解调与译码处理,最终实现高质量的可靠通信。整个系统构建了完整的智能反射通信链路。

系统组成
(1)两台可编程SDR(SDR-LW 4940 Note)
宽频段、大带宽、四通道独立软件无线电平台SDR-LW 4940 Note设备,承担数模转换与射频端收发功能,以及基带信号实时处理与高速数据传输。
信号处理与发射由SDR-LW 4940 Note一体机配合毫米波扩展模块共同完成,实现从基带信号生成、调制编码到毫米波射频发射的完整处理链路,最终通过喇叭天线辐射无线信号。
接收端通过天线捕获RIS反射信号,由SDR-LW 4940 Note一体机结合毫米波扩展模块完成信号接收、毫米波下变频及基带处理,最终通过解调与解码恢复原始数据,实现完整通信链路。
(2)两套毫米波扩展模块(MMW-44)
毫米波扩展模块MMW-44含一个双通道的上变频模块和一个双通道的下变频模块,可以将两路中频信号搬移到毫米波频段,或者将两路毫米波频段信号搬移到中频频段。模块专为 5G FR2设计,支持 24–44 GHz 超宽带频谱,适用于 5G NR、卫星通信及未来 6G 研究。
(3)一套智能超表面(RIS)
由可编程超表面阵列及其专用控制器组成,动态调控入射电磁波的相位、幅度或极化,实现信号的智能反射与波束赋形。
(4)一套6G智能超表面平台软件
依托 Ubuntu 系统部署的6G智能超表面平台软件,实现RIS 辅助盲区目标感知与通信。
扩展应用: RIS 辅助盲区目标感知与通信
RIS 辅助通感一体化系统,可实现双重功能:一方面与盲区的通信用户进行通信,另一方面对盲区内的目标进行检测。
通感一体化设备发端发送OFDM 波形, 经过RIS 反射后由通信用户接收,通感一体化设备收端接收由RIS 反射的盲区目标回波信号。

硬件试验
(1)系统连接

系统搭建图
1. 射频的连接
通感一体化设备及通信用户分别采用1台SDR-LW 4940 Note进行模拟,通过毫米波线缆连接SDR-LW 4940 Note与毫米波扩展模块(含上、下变频模块);通过毫米波线缆连接毫米波扩展模块与毫米波天线,实现将中频信号搬移到毫米波频段,或者将毫米波频段信号搬移到中频频段。
2. 数据的连接
SDR-LW 4940 Note设备内部使用QSFP28线缆将设备通过10 G /100 G QSFP28接口与工控机连接;软件层面依托 Ubuntu 系统部署6G智能超表面平台软件,实现RIS 辅助盲区目标感知与通信。
3. RIS与设备的连接
无源RIS 在y-o-z 平面上有M×M 大小的均匀平面天线列阵;RIS 控制模块通过千兆网口与通感一体化设备连接,进行联合调控,实现RIS 被动波束赋形;
4. 感知目标
感知目标为一块铜板。
(2)实验参数

(3)验证效果

RIS随机码本:无法检测到目标,通信性能差

调整优化RIS码本后:成功检测到目标,通信性能好

通信与感知结果示意图
试验结果表明,通过优化RIS码本设计,可有效降低通信误比特率,从无RIS 部署时的44.42% 和使用随机码本时的1% 左右,降低到近乎为0,同时检测概率也从0 到达近乎100%。
通过部署 RIS 并优化RIS码本可以同时提高通信与感知性能,这表明RIS 是解决高频通感一体化覆盖问题颇具潜力的解决方案。
典型应用场景
方案适用于以下场景:
场景一:4G/5G空间通信优化 -- 增强多径传输、改善边缘覆盖、消除信号盲区,提升移动网络性能 ;
场景二:6G智能超表面技术 -- 解决毫米波高损耗难题,构建动态非视距链路,支撑6G高频通信;
场景三:无源定位 -- 辅助实现高精度三维定位,保障复杂环境下的连续定位服务。
配置清单
