消息 超材料(metamaterial)于1968年被提出，并在近20年间受到广泛关注。起初，超材料的设计遵循等效媒质理念，随后，超材料的概念被增广和扩充，其他人工结构也被纳入超材料的范畴。
近日，中国移动通信有限公司研究院联合东南大学电磁空间科学与技术研究院发布了《6G信息超材料技术白皮书》。白皮书介绍了信息超材料在天线、智能反射表面、波束赋形的超表面基站以及信息直接调制超表面基站四大领域的应用，为6G通信网络提供全新的设计理念和技术手段。
白皮书指出，超材料应用在无源天线的技术比较成熟。不论是降低互耦提升单元间隔离度，还是改变谐振特性来改变单元的相位，本质就是改变超材料的表面阻抗。
将超材料用于天线盖板或者使用超材料隔离条，可降低天线单元间空间波或者表面波的传播，从而达到降低天线之间的互耦，提升单元间的隔离度的目的；或者将超材料（FSS）作为天线的反射板实现一个频段天线对另一个频段天线“电磁透明”，从而实现有限空间内的多频段天线集成。目前已在部分基站天线中有所应用。
此外，用不同相位响应的周期结构构成超材料平面透镜来代替传统的曲面透镜，易于共形和加工，并通过在焦平面放置不同馈源实现多波束；通过ZIM的超材料盖板[8]可以实现波束的汇聚从而实现天线增益的提升；采用周期排列或准周期排布的超材料阵列作为天线阵列的辐射单元来减小表面波传播，从而不仅可减小互耦,还可以展宽频带宽度和提升天线增益。
还有，AMC超材料结构还可以在不降低天线增益的前提下降低天线剖面：传统天线辐射单元会距离金属反射板1/4波长，这是由于天线辐射单元照射到金属板上，其反射波的相位会叠加180度相位，为保证较高的辐射效率，即反射波和天线直接辐射的电磁波同相，天线需要和金属反射板通过保证1/4波长的高度。若采用AMC代替金属反射板，当天线辐射单元照射到上AMC时，反射相位可以为零，即不需要1/4波长的高度来保证天线辐射效率，从而起到降低天线高度的作用。
智能反射表面(IntelligentReflectingSurface，IRS)，也称为可重构智能表面(ReconfigurableIntelligentSurface，RIS)，是一种可以重新配置的超表面。因无源的反射特性和简单的硬件架构，智能反射面通过构建可控无线环境，将给6G通信系统带来一种全新的通信网络范式，满足未来移动通信需求。白皮书从智能反射面的技术原理、工作模式、应用场景、性能验证及面临挑战等方面进行介绍。
波束赋形的超表面基站系统是近年智能超表面研究的热点领域之一。将智能超表面用于基站系统，可以通过其大量的低成本电磁单元智能控制无线信号的反射或透射特性，从而实现波束赋形功能。在实际系统中，通过结合阵面编码优化算法来设计智能超表面的数字编码形式，从而改变单元响应的电磁波幅度/相位，使得智能超表面方向图实现增益可控、方向图偏转等能力，实现波束赋形功能。
将具有波束赋形能力的智能超表面与传统数字基带技术相结合，可实现全新形式的无线通信架构。后续可联合设计基站超表面处和信道环境中智能反射面处的波束赋形参数，来提高移动通信系统传输速率、覆盖范围、能量效率，进一步降低成本和功耗。
此外，白皮书还介绍了基于信息超材料的直接调制基站，并从原理、应用挑战等方面进行了分析。
白皮书介绍了中国移动对信息超材料在6G中的应用的初步思考，后续将根据研究进展及时更新。中国移动将进一步携手高校和产业界持续加大信息超材料研究投入，构建产、学、研协同创新平台，共同推信息超材料的发展，使其在6G通信系统中大放异彩。
