本白皮书由中国移动研究院与东南大学电磁空间科学技术研究院联合发布，系统阐述了信息超材料在6G通信网络中的四大应用方向。 一、超材料天线应用 超材料在天线领域的应用已相对成熟。通过调整超材料的表面阻抗，可实现降低天线单元间互耦、改善隔离度、改变谐振特性等效果。典型应用包括超材料天线罩和隔离条，能有效阻碍天线单元间的波传播，提升多天线系统性能。 二、智能反射面 智能反射面（IRS）是6G网络的使能技术之一，具有低剖面、低成本、易加工等优势。其工作原理是通过可编程超表面单元对电磁波进行智能调控，实现波束动态赋形。 工作模式包括： - 静态模式：固定相位配置 - 半静态模式：按预设方案周期性调整 - 动态模式：根据实时信道状态自适应调整 应用场景覆盖室内覆盖增强、小区边缘补盲、高速移动场景等。测试数据显示，智能反射面可显著提升弱覆盖区域的信号强度和网络容量。 三、波束赋形超表面基站 传统基站依赖大量射频链路和复杂馈电网络。波束赋形超表面基站利用可编程超表面直接在空间域实现波束赋形，大幅简化硬件架构，降低功耗和成本。主要挑战包括高效波束赋形算法设计、实时信道估计、多用户干扰管理等。 四、直接调制超表面基站 直接调制技术突破传统通信架构的限制，利用超表面在空间域直接调制电磁波，实现信息传输。该技术可进一步简化通信系统架构，具有潜在的低成本、低功耗优势。技术挑战包括调制精度、频谱效率优化、非线性失真补偿等。 核心技术突破 2014年，东南大学崔铁军团队首次提出数字超材料概念，研制出全球首个现场可编程超材料，实现了电磁波的物理空间直接控制。此后进一步提出信息超材料概念，将研究从空间域编码扩展到时空频联合编码，为下一代无线通信系统奠定了新范式。 2021年7月，中国移动与东南大学在商用5G网络中完成业界首次智能超表面外场试验，验证了该技术在提升弱覆盖区域信号强度、网络容量和数据速率方面的显著效果。 技术展望 信息超材料技术为6G网络提供了全新的设计理念和技术手段。随着材料科学、电磁理论和信息技术的深度融合，超材料有望在6G时代发挥更大作用，推动无线通信系统向更智能、更高效、更绿色的方向演进。