【MATLAB源码】6G：RIS基础功能演示学习平台📌 为什么选择本仿真平台？行业痛点本平台解决方案 📉 传统中

🌐 6G RIS 智能超表面综合仿真平台

面向 6G 智能无线环境 (SRE) 的建模、波束赋形与应用全景平台

📌 为什么选择本仿真平台？

行业痛点	本平台解决方案
📉 传统中继功耗高	✅ RIS 无源反射：系统级仿真证明 RIS 在高能效 (EE) 场景下的绝对优势
🧱 室内覆盖死角	✅ 穿墙覆盖方案：完美复现"两室一厅"场景， $N^2$ 波束增益打败 20dB 墙体衰减
🛡️ 无线窃听难防	✅ 物理层安全：基于波干涉原理的"零陷"技术，实现 >40dB 的安全增益
🔍 室内无 GPS 定位	✅ 指纹定位：利用 RIS 动态波束构建空间指纹，实现单站 37% 高精度定位
🎓 理论晦涩难懂	✅ 交互式演示：App Designer 开发的 3D 波束可视化工具，所见即所得

🎯 核心价值

🔬 学术研究价值

简单学习理论

💼 工程应用价值

简单学习理论

⚡ 技术亮点

🌊 智能无线环境技术栈

┌────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│                        RIS 智能通信系统架构                             │
├────────────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                        │
│  [基站 BS] ──► [RIS 智能超表面] ──► [环境/信道] ──► [用户 UE]          │
│      │              ▲                  ▲                 ▲             │
│   发射信号       相位控制矩阵      多径/墙体衰减       接收/定位       │
│                     │                  │                 │             │
│            [波束赋形算法]        [路径损耗模型]      [应用层]          │
│           MRC / 零陷成形        d1*d2 乘积模型      安全/定位/覆盖     │
│                                                                        │
│  核心能力:                                                             │
│    Signal Enhancement (增强) | Interference Nulling (抵消)             │
│    Passive Beamforming (无源) | Spatial Fingerprinting (指纹)          │
└────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

📊 实测性能指标

场景模块	关键技术	仿真配置	性能指标	结论
RIS vs Relay	能效对比	$N=100$	EE 提升 300%	高速率场景 RIS 完胜
物理层安全	零陷波束	$N=32$ , 30°sep	40.5 dB 增益	完美屏蔽窃听者
指纹定位	RSS 匹配	Codebook=25	精度 2.68m	低成本室内定位可行
WiFi 覆盖	绕射增强	两室一厅	SNR +8.5 dB	成功解决穿墙衰减

💡 核心优势：所有模块均基于统一的 ris_physics 物理引擎，保证了仿真结果的物理自洽性和高可信度。

🖥️ 运行环境

最低要求

项目	要求
MATLAB版本	R2023b 或更高 (推荐 App Designer 兼容性)
必需工具箱	无需特殊工具箱 (核心算法纯手写实现，零依赖)
操作系统	Windows 10/11, macOS, Linux
内存	4 GB+ (轻量级仿真)

🧠 物理原理

为什么 RIS 能改变规则？

传统通信：信道是不可控的黑盒，只能适应它。 RIS 通信：信道变得可编程，主动塑造信号传播路径。

核心公式速览

1. 智能反射相位设计 (MRC)：

\phi_n = -k (d_{in, n} + d_{out, n}) \mod 2\pi

作用：抵消路径相位差，实现信号在目标处同相叠加。

2. 乘积路径损耗 (Product Path Loss)：

PL_{total} \propto (d_1 \cdot d_2)^\alpha

启示：RIS 必须部署在靠近 TX 或 RX 的位置，绝不能放在中间！

3. 阵列因子 (Array Factor)：

AF(\theta) = \sum_{n=1}^{N} e^{j(k d_n \sin\theta + \phi_n)}

应用：精确计算波束指向和旁瓣泄露。

📁 项目结构

RIS/
├── 📂 交互式 RIS 波束演示器/         # 🎮 核心物理引擎与 UI
│   ├── RISBeamDemoApp.m            #   MATLAB App Designer 源码
│   └── ris_physics.m               #   ⚙️ 通用物理计算内核 (类封装)
│
├── 📂 RIS vs. Relay 大比拼/          # 🏆 学术级性能对比
│   ├── run_comparison.m            #   基础对比脚本
│   └── run_deep_comparison.m       #   深度分析 (4张论文级图表)
│
├── 📂 RIS 物理层安全的基础/          # 🛡️ 安全通信演示
│   └── run_physical_layer_security.m # 零陷波束成形仿真
│
├── 📂 简单的指纹定位/                # 📍 室内定位探索
│   └── run_fingerprinting.m        #   RSS 指纹库建立与匹配
│
├── 📂 室内穿墙覆盖仿真/              # 🏠 实际生活场景
│   └── run_indoor_wifi_simulation.m # 穿墙 vs 反射对比
│
└── 📂 RIS 部署位置大作战/            # 📐 几何部署分析
    └── run_deployment_optimization.m # 位置-SNR 热图计算

🎬 典型应用演示

1. 物理层安全：让窃听者"听不见"

>> cd 'RIS 物理层安全的基础'
>> run_physical_layer_security

效果: 3D 图中可以清晰看到合法用户位于"波峰"，而窃听者被精确置于深蓝色的"波谷" (零陷坑) 中。

2. 交互式波束控制

>> cd '交互式 RIS 波束演示器'
>> RISBeamDemoApp  % 启动 App

体验: 拖动滑块，实时观察波束如何像聚光灯一样扫过空间，直观理解相位补偿原理。

🛒 获取方式

本文代码仅为核心片段，完整版工程已整理好。关注公众号【3GPP仿真实验室】进行获取。