[發明專利]RIS輔助通信系統的半靜態相位設計方法、系統及介質

在審

• 申請號: 202210726346.4
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115038121A
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 陳澤;唐建華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04W28/06
• 分類號: H04W28/06;H04W28/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭宏謀

1.一種RIS輔助通信系統的半靜態相位設計方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立RIS輔助鏈路的信道模型；

探究RIS不同場景中的工作模式，分析RIS在不同場景中的相位設計需求；

根據RIS的覆蓋范圍需求和信道模型，對RIS元表面進行分組，利用波束展寬技術設計每個組元表面的相位補償；

通過增加元表面的個數對波束展寬造成的增益損失進行補償。

2.根據權利要求1所述的一種RIS輔助通信系統的半靜態相位設計方法，其特征在于，所述信道模型的表達式為：

其中，P_r為接收功率，P_t為發送功率，G_t，G_r，G_u分別代表發射天線增益，接收天線增益和單元反射增益，d_xd_y表示單元尺寸，d₁，d₂分別代表發射機-RIS的距離及RIS-接收機的距離，θ_t、φ_t分別為入射信號的俯仰角和方位角，θ_r、φ_r分別為出射信號的俯仰角和方位角，g₁，g₂表示可重構智能表面的第g₁行，第g₂列；為功率的輻射模式，為RIS單元反射系數；G為RIS元表面個數，G₁，G₂分別代表RIS在Y和X方向上的元表面個數。

3.根據權利要求1所述的一種RIS輔助通信系統的半靜態相位設計方法，其特征在于，RIS部署在室內墻壁或天花板頂部，所述分析RIS在不同場景中的相位設計需求，包括：

當RIS工作于靜態波束覆蓋模式，作為無源反射面，所有RIS元表面的相位補償恒定；

當RIS工作于動態波束成形模式，實時優化RIS元表面的相位，使RIS的無源波束成形，以向移動的用戶終端持續提供鏈路支持；

針對預設傳輸速率要求下的場景中，結合靜態波束覆蓋模式和動態波束成形模式兩種工作模式，對RIS的無源反射面進行相位設計：一方面使得數據傳輸速率滿足用戶終端的最低要求，另一方面是能為移動的用戶終端提供穩定的反射鏈路支持，無需實時進行相位優化。

4.根據權利要求1所述的一種RIS輔助通信系統的半靜態相位設計方法，其特征在于，所述RIS擁有G個元表面，呈正方形結構，分為G₁列，G₂行；將G₁列劃分為Q_x個子區域，用Q_xq表示，每個區域有τ_x＝G/Q_x個元表面，Q_x＝1，2，...，G₁；將G₂列劃分為Q_y個子區域，用Q_yq表示，每個區域有τ_y＝G/Q_y個元表面，Q_y＝1，2，...，G₂。

5.根據權利要求4所述的一種RIS輔助通信系統的半靜態相位設計方法，其特征在于，所述根據RIS的覆蓋范圍需求和信道模型，對RIS元表面進行分組，利用波束展寬技術設計每個組元表面的相位補償，包括：

獲取信道模型的增益，結合增益和波束展寬技術，對RIS上的各個區域的子陣列進行相位補償，以犧牲增益的方式來提高覆蓋范圍，從而滿足用戶終端在整個移動范圍內能得到相對穩定的鏈路支持。