6G研究热点:五大可重构天线技术与未来方向

6G通信正朝着高频谱效率、全域覆盖、通感算智融合的目标加速演进,可重构天线技术通过动态调控空间/电磁维度自由度,成为突破传统固定天线瓶颈的核心方向。以下重点推荐五大标杆技术,明确核心优势、代表性课题组及未来研究方向,为相关领域研究提供参考。

一、澳门大学马少丹课题组:可重构分布式天线与反射面(RDARS)

核心理由

RDARS是融合智能超表面(RIS) 与分布式天线(DAS) 的原创架构,每个单元可在被动反射态与主动收发态间动态切换,彻底解决传统RIS"乘性衰落"难题,同时平衡反射增益与分布增益,额外获得模式选择增益。实测256单元原型中,仅1个单元工作在连接态,吞吐量就比DAS提升21%、比传统RIS提升170%,适配毫米波/太赫兹通信、通感一体化(ISAC)等6G核心场景。

代表性课题组

• 澳门大学马少丹课题组(智慧城市物联网国家重点实验室):RDARS架构提出者,完成理论建模、性能分析与原型验证,成果发表于IEEE TCOM等顶刊,已实现RDARS辅助ISAC两步定位演示。

二、可移动天线(Movable Antennas, MA)

核心理由

打破传统天线位置固定的限制,通过机械/电控方式动态调整单元位置与姿态,引入空间域新自由度,灵活重构波束分布与信道环境,显著提升波束赋形灵活性、抗衰落能力与频谱效率。扩展为六维可移动天线(6DMA) 后,可同步调节位置与朝向,适配基站、车载、无人机等空间自由度充足的平台。

代表性课题组

• 电子科技大学梅渭东课题组:聚焦可移动天线阵列信号处理、硬件实现与系统架构设计,研究低时延阵元移动、小尺度信道估计与低复杂度位置优化算法。

• 新加坡张瑞(Rui Zhang)课题组:2020年率先将可移动天线引入无线通信,2024年提出6DMA技术,推动空间自由度从二维向六维扩展。

三、流体天线(Fluid Antennas)

核心理由

采用液态金属/电介质流体替代传统金属辐射单元,通过流体流动动态改变辐射位置、形状与电长度,以极低硬件代价引入附加空间自由度,具备体积小、功耗低、重构灵活等优势。可在有限空间内切换有效辐射区域,避开深衰落点,适配手机、可穿戴设备、物联网终端等小型化、低功耗场景。

代表性课题组

• 英国KK Wong课题组:2020年首次提出流体天线系统概念,奠定流态天线理论与硬件设计基础。

四、可旋转天线(Rotatable Antennas)

核心理由

在位置固定的前提下,通过机械旋转/电控转向调节天线单元或阵列的辐射方向,精准指向目标用户或避开遮挡,兼顾调节精度与响应速度。相比传统固定波束天线,可大幅降低高频段(毫米波/太赫兹)的路径损耗与遮挡影响,适配通感一体化、低空经济、卫星通信等需要动态定向的场景。

代表性课题组

• 华南理工大学郑倍雄课题组:提出混合可旋转天线系统,融合机械与电子驱动优势,实现大范围转动与快速响应,支撑6G通感一体化应用。

五、夹持天线(Pinching Antennas)

核心理由

沿介质波导灵活"夹持"介质粒子或激活辐射点,动态生成任意位置的辐射单元,有效重构辐射方向与传播路径,避开视距遮挡、缓解高频损耗。工作波长可从波长级扩展至更大范围,弥补传统可重构天线辐射调节范围有限的短板,适配毫米波/太赫兹短距离视距链路与复杂环境通信。

代表性课题组

• liuyuanwei教授课题组:提出夹持天线系统(PAS),建立随机视距/非视距信道下的系统设计框架,验证其抗遮挡与高频传输优势。

• 香港中文大学(深圳)张聪(Tsung-Hui Chang)课题组:开展夹持天线在复杂信道下的性能分析与优化,探索其与智能超表面的融合应用。

六、未来研究方向(五大核心拓展)

  1. 多技术融合架构

• RDARS+可移动/流体天线:融合RDARS的模式切换优势与MA/流体天线的空间重构能力,实现"反射-分布-位置"三重增益,适配超大规模MIMO与太赫兹通信。

• 夹持天线+可旋转天线:结合波导辐射重构与定向旋转优势,构建"位置-方向-辐射点"三维调控体系,彻底解决高频段遮挡难题。

  1. AI原生优化与算法轻量化

• 大模型辅助天线重构:基于深度学习/强化学习,实时优化RDARS模式切换、MA位置调整、流体天线形态控制,降低高维优化复杂度。

• 轻量化信道估计:设计低复杂度神经网络,适配可重构天线的时变信道,解决高频段信道稀疏、快衰落的估计难题。

  1. 高频段(毫米波/太赫兹)适配

• 低损耗硬件设计:研发适用于太赫兹的液态金属材料、低损耗介质波导与微型MEMS驱动器件,降低流体/夹持天线的高频损耗。

• 近场通信优化:针对太赫兹近场通信(NFC),优化可重构天线的近场波束聚焦与覆盖均匀性,支撑Tbps级超高速传输。

  1. 通感一体化(ISAC)深度赋能

• RDARS辅助ISAC:利用RDARS的反射态波束扫描与连接态距离估计,实现通信与高精度定位/测速一体化,适配智慧城市与智能交通。

• 可移动/旋转天线感知增强:通过动态调整天线位置/方向,提升雷达感知的角度分辨率与成像精度,支撑低空目标监测与环境感知。

  1. 绿色低功耗与工程落地

• 低功耗驱动技术:研发基于相变材料、能量采集的无源/低功耗驱动方案,降低MA/旋转天线的机械能耗与流体天线的维持功耗。

• 模块化原型与标准化:开发可重构天线阵列的模块化硬件平台,推动接口与控制协议标准化,加速从实验室原型到商用基站、终端的落地。

总结

澳门大学马少丹课题组的RDARS架构以原创性突破引领可重构融合技术方向,而可移动、流体、可旋转、夹持天线则从空间、形态、方向、辐射点等维度拓展自由度,共同构成6G天线技术的核心矩阵。未来,通过多技术融合、AI赋能、高频适配与绿色化设计,这些技术将逐步突破现有瓶颈,为6G通感算智一体化网络提供坚实支撑。

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