[發明專利]一種超表面通信系統、超表面相位調整方法及調整系統

有效

• 申請號: 202011038462.4
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112492512B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 宋令陽;張舒航;張泓亮;邸博雅
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04W4/02
• 分類號: H04W4/02;H04B7/08
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發明涉及一種超表面通信系統、超表面相位調整方法及調整系統。該超表面通信系統包括：透反射超表面以及基站；所述透反射超表面、所述基站以及用戶之間具有通信鏈路；所述透反射超表面包括多個超表面單元，每一個所述超表面單元包括多個二極管，通過調節所述二極管的通斷，以調整每個所述超表面單元的相位，使得所述用戶通過所述通信鏈路接收到的多路信號的相位相同。能夠360度同時服務各個方向的用戶，提升小區邊緣用戶通信質量以及拓展基站服務范圍。

技術領域

本發明涉及通信領域，特別是涉及一種超表面通信系統、超表面相位調整方法及調整系統。

背景技術

現有的反射超表面通信系統，針對的是在基站和用戶直射鏈路差，且用戶可以接收到反射信號的情況下，提升用戶接收信號強度，但是對于反射超表面另一側的用戶，其通信質量并不能得到提升，無法全方位同時服務各個方向上的用戶通信，因此，現有的反射超表面通信系統存在小區邊緣用戶通信質量差，基站服務范圍小的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種超表面通信系統、超表面相位調整方法及調整系統，以解決現有的反射超表面通信系統小區邊緣用戶通信質量差，基站服務范圍小的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種超表面通信系統，包括：透反射超表面以及基站；

所述透反射超表面、所述基站以及用戶之間具有通信鏈路；所述通信鏈路包括直接鏈路、反射鏈路以及透射鏈路；所述直接鏈路為所述基站直接傳輸至用戶的通信鏈路；所述反射鏈路為所述透反射超表面接收到所述基站的信號后反射至所述基站同一側的所述用戶的通信鏈路；所述透射鏈路為超表面接收到所述基站的信號后透射至所述基站另一側的所述用戶的通信鏈路；

所述透反射超表面包括多個超表面單元，每一個所述超表面單元包括多個二極管，通過調節所述二極管的通斷，以調整每個所述超表面單元的相位，使得所述用戶通過所述通信鏈路接收到的多路信號的相位相同。

可選的，對于任一所述超表面單元，出射信號相比于入射信號的增益為：

其中，G為所述超表面單元的天線增益；K^A(m)為入射信號增益，m為超表面單元；為透射信號增益或反射信號增益，i為用戶，j為虛數單位；當為透射信號增益時，g_m為透射信號的出射信號相比于入射信號的增益，當為反射信號增益時，g_m為反射信號的出射信號相比于入射信號的增益；δ為單元面積；ψ_m為所述超表面單元的相位。

可選的，當為透射信號增益時，其中，為用戶i的出射信號與垂直于所述超表面單元的z軸的夾角；

當為透射信號增益時，其中，ε為透射信號與反射信號的功率比。

一種透反射超表面的相位調整方法，包括：

獲取透反射超表面與基站的第一距離、所述透反射超表面與用戶的第二距離、以及所述基站與所述用戶的第三距離；

根據所述第一距離以及所述第二距離確定所述透反射超表面上任一超表面單元達到所述用戶的第一萊斯信道；所述第一萊斯信道包括反射鏈路上的萊斯信號以及透射鏈路上的萊斯信道；

根據所述第三距離確定直連鏈路上的第二萊斯信道；

根據所述第一萊斯信道以及所述第二萊斯信道確定多用戶的下行傳輸總速率；

根據所述第一距離、所述第二距離以及所述第三距離確定所述超表面單元的相位；

基于所述多用戶的下行傳輸總速率，利用分支定界法調整所述超表面單元的相位，以確定所述超表面單元的最優相位，使得用戶接收的多路信號相位相同。