[發明專利]基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信系統及方法

在審

• 申請號: 202111031679.7
• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113747453A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 張雨童;鄧若琪;張浩波
• 申請（專利權）人: 杭州腓腓科技有限公司
• 主分類號: H04W16/28
• 分類號: H04W16/28;H04B7/06;H04B7/08;H01Q1/24;H01Q1/36;H01Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信系統，其特征在于，所述多小區無線通信系統覆蓋C個小區；所述多小區無線通信系統包括C個基站，且部分所述基站均裝有RHS天線；在每個小區中均安裝一個所述基站；其中，標定基站與所述標定基站所在小區內的L個用戶進行通信；所述標定基站為C個基站中的任意基站。

2.根據權利要求1所述的一種基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信系統，其特征在于，所述基站包括：

波束方向確定模塊，用于確定發射波束的方向；其中，L個用戶相對于所述基站的位置為所述基站所需發射波束的方向；

數字波束成形模塊，與所述波束方向確定模塊連接，用于預處理發射信號；

RHS天線，與所述數字波束成形模塊連接，用于進行全息波束成形。

3.根據權利要求2所述的一種基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信系統，其特征在于，所述RHS天線包括饋源、平行板波導以及超材料輻射單元陣列；所述超材料輻射單元陣列包括多個超材料輻射單元；所述超材料輻射單元陣列在所述平行板波導的表面上；

所述饋源發出電磁波，所述電磁波在所述平行板波導上以表面波的形式進行傳播，所述超材料輻射單元通過連續改變各自電源的偏置電壓，對傳播至各個所述超材料輻射單元的電磁波的輻射振幅進行連續調節，從而使各個所述超材料輻射單元輻射出能量不同的電磁波，最終疊加為方向可連續調節的電磁波。

4.根據權利要求3所述的一種基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信系統，其特征在于，每個所述超材料輻射單元上均設置有多個PIN二極管，

通過調節控制每個超材料輻射單元上的多個PIN二極管的開關狀態，來對傳播至所述超材料輻射單元上電磁波的輻射振幅進行調節。

5.根據權利要求1所述的一種基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信系統，其特征在于，第c個小區第l個用戶接收到的信號是由第c個小區第l個用戶想要接收到的信號、第c個小區內用戶間的干擾信號、C個小區間的干擾信號以及第c個小區第l個用戶接收的高斯白噪聲組成的。

6.一種基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信方法，其特征在于，包括：

保持全息波束成形矩陣不變，優化數字波束成形矩陣；

基于優化后的數字波束成形矩陣，得到優化后的全息波束成形矩陣；

對所述優化后的數字波束成形矩陣和所述優化后的全息波束成形矩陣進行相互優化，使所有用戶總數據速率達到最大值。

7.根據權利要求6所述的一種基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信方法，其特征在于，還包括：

對每個超材料輻射單元的輻射振幅進行初始化，得到初始的全息波束成形矩陣；其中，所述超材料輻射單元為RHS天線的一部分；

根據所述初始的全息波束成形矩陣，得到初始的數字波束成形矩陣。

8.根據權利要求6所述的一種基于可重構全息超表面天線的多小區無線通信方法，其特征在于，所述對所述優化后的數字波束成形矩陣和所述優化后的全息波束成形矩陣進行相互優化，使所有用戶總數據速率達到最大值，具體包括：

對所述優化后的數字波束成形矩陣和所述優化后的全息波束成形矩陣進行相互迭代優化；

當兩個相鄰迭代之間的用戶總數據速率的差值小于設定閾值，則迭代完成，獲得最優的數字波束成形矩陣和最優的全息波束成形矩陣，以便根據所述最優的數字波束成形矩陣和所述最優的全息波束成形矩陣對發射信號進行處理，使所有用戶總數據速率達到最大值；

當兩個相鄰迭代之間的用戶總數據速率的差值大于或者等于設定閾值時，將當前迭代優化后的全息波束成形矩陣替換步驟保持全息波束成形矩陣不變，優化數字波束成形矩陣中的全息波束成形矩陣，并返回保持全息波束成形矩陣不變，優化數字波束成形矩陣步驟。