本技术实施例涉及无线通信,尤其涉及一种超表面控制方法、系统及存储介质。
背景技术:
1、可重构超材料,即智能超表面(reconfigurable intelligent surface),其通过对超材料单元结构设计中加入的变容二极管、光电二极管等离散可调元器件进行电容、开关调节,改变超表面单元的电磁特性,实现超材料阵列电磁特性的改变;具有特定范围内工作频率重新调节、极化偏转、相位矫正或电磁波调制功能,实现电磁波的反射、透射切换,以适应未来通信系统中复杂的应用场景。可在未来通信中可作为收发射机、中继,智能调控信道中的电磁信号,用于克服信号覆盖空洞、提高边缘用户速率,从而增强无线传输的稳健性并提升用户体验。
2、智能超表面阵列中的每个超表面单元都具有多种的幅度或相位调控状态,根据需求,控制偏置电压能够调控智能超表面阵列的各个超表面单元幅度或相位分布状态,实现入射电磁波经智能超表面发生不同的响应,能够根据需求对出射波进行波束赋形。
3、现有智能超表面主要根据不同位置超表面单元中元器件加载的偏置电压的改变实现相位状态的调控来实现出射波束角度的改变,但多为单极化智能超表面,每个单元的相位响应受到入射波极化方式的影响,仅能对一个极化分量的电磁波进行调相。当入射波的极化方式与单元元器件方向一致时,照射智能超表面阵列,会在单元表面产生沿元器件方向的表面电流,此时改变偏置电压才能实现调相效果;入射波的极化方式与单元元器件方向正交时,即交叉极化电场分量无法激励起表面电流,即偏置电压改变无法实现调相,从而对交叉极化分量无法波束赋形仅为镜面反射效果。
4、目前,基站天线发出的多为±45°双极化电磁波,经单极化智能超表面反射后仅在沿元器件方向的极化分量上产生波束赋形效果,交叉的极化分量波束为镜面反射,超表面阵列极化的灵活性和智能性较差。
技术实现思路
1、本技术实施例提供一种超表面控制方法、系统及存储介质,提高了超表面阵列极化的灵活性和智能性。
2、本技术实施例的技术方案是这样实现的:
3、本技术实施例提供了一种超表面控制方法,包括:
4、获取超表面调控信息,并从所述超表面调控信息中解调出极化模式信息;
5、基于所述极化模式信息,从超表面阵列中选择可调元器件提供偏置电压,使所述超表面阵列工作在所述极化模式信息指示的极化模式下。
6、在上述方法中,所述超表面阵列中每个超表面单元的表面层包括第一极化微带贴片组和第二极化微带贴片组,所述第一极化微带贴片组用于响应入射波中第一极化分量,所述第二极化微带贴片组用于响应所述入射波中第二极化分量,所述第一极化微带贴片组表面设置的可调元器件组成第一极化可调元器件集,所述第二极化微带贴片组表面设置的可调元器件组成第二极化可调元器件集;
7、所述基于所述极化模式信息,从超表面阵列中选择可调元器件提供偏置电压,包括:
8、基于所述极化模式信息,选择性地为所述第一极化可调元器件集和所述第二极化可调元器件集提供偏置电压。
9、在上述方法中,还包括:
10、在所述极化模式信息指示双极化模式的情况下,基于第一极化状态电压矩阵为所述第一极化可调元器件集提供偏置电压,使所述超表面阵列对所述第一极化分量进行出射波束赋形;
11、基于第二极化状态电压矩阵为所述第二极化可调元器件集提供偏置电压,使所述超表面阵列对所述第二极化分量进行出射波束赋形。
12、在上述方法中,还包括:
13、在所述极化模式信息指示第一单极化模式的情况下,基于第一极化状态电压矩阵为所述第一极化可调元器件集提供偏置电压,使所述超表面阵列对所述第一极化分量进行出射波束赋形;
14、禁止为所述第二极化可调元器件集提供偏置电压。
15、在上述方法中,还包括:
16、在所述极化模式信息指示第二单极化模式的情况下,基于第二极化状态电压矩阵,为所述第二极化可调元器件集提供偏置电压,使所述超表面阵列对所述第二极化分量进行出射波束赋形;
17、禁止为所述第一极化可调元器件集提供偏置电压。
18、在上述方法中,还包括:
19、在所述极化模式信息指示禁止极化模式的情况下,禁止为所述第一极化可调元器件集和所述第二极化可调元器件集提供偏置电压。
20、在上述方法中,所述第一极化微带贴片组和所述第二极化微带贴片组沿所属的超表面单元的一条对角线为对称轴排布。
21、本技术实施例提供了一种超表面控制系统,包括:主控单元、偏置电压控制模块和超表面阵列;
22、所述超表面阵列,用于响应入射波;
23、所述主控单元,用于获取超表面调控信息,并从所述超表面调控信息中解调出极化模式信息,将所述极化模式信息发送至所述偏置电压控制模块;
24、所述偏置电压控制模块,用于基于所述极化模式信息,从所述超表面阵列中选择可调元器件提供偏置电压,使所述超表面阵列工作在所述极化模式信息指示的极化模式下。
25、在上述系统中,所述主控单元与第一设备通信连接,所述第一设备为基站或网络管理设备;
26、所述主控单元,用于接收所述第一设备以有线或无线传输方式发送的所述超表面调控信息。
27、在上述系统中,所述超表面阵列由以阵列形式排布的多个超表面单元构成,每个超表面单元的表面层包括第一极化微带贴片组和第二极化微带贴片组,所述第一极化微带贴片组用于响应入射波中第一极化分量,所述第二极化微带贴片组用于响应所述入射波中第二极化分量,所述第一极化微带贴片组表面设置的极化可调元器件组成第一极化可调元器件集,所述第二极化微带贴片组表面设置的极化可调元器件组成第二极化可调元器件集。
28、在上述系统中,所述第一极化微带贴片组和所述第二极化微带贴片组沿所属的超表面单元的一条对角线为对称轴排布。
29、在上述系统中,所述第一极化微带贴片组包括多段第一微带贴片;
30、所述第一微带贴片间沿第一极化方向设置有二极管,用于响应所述第一极化分量,产生所述第一极化方向的表面电流;
31、和/或,
32、所述第二极化微带贴片组包括多段第二微带贴片;
33、所述第二微带贴片间沿第二极化方向设置有二极管,用于响应所述第一极化分量,产生所述第二极化方向的表面电流。
34、在上述系统中,所述偏置电压控制模块配置有极化模式选择功能;
35、所述偏置电压控制模块,用于利用所述极化模式选择功能,基于所述极化模式信息,选择性地为所述第一极化可调元器件集和所述第二极化可调元器件集提供偏置电压。
36、在上述系统中,所述偏置电压控制模块,用于在所述极化模式信息指示双极化模式的情况下,输出第一极化状态电压矩阵至所述第一极化可调元器件集,使所述超表面阵列对所述第一极化分量进行出射波束赋形,并输出第二极化状态电压矩阵至所述第二极化可调元器件集,使所述超表面阵列对所述第二极化分量进行出射波束赋形;
37、在所述极化模式信息指示第一单极化模式的情况下,输出所述第一极化状态电压矩阵至所述第一极化可调元器件集,使所述超表面阵列对所述第一极化分量进行出射波束赋形,并禁止为所述第二极化可调元器件集提供偏置电压;
38、在所述极化模式信息指示第二单极化模式的情况下,输出所述第二极化状态电压矩阵至所述第二极化可调元器件集,使所述超表面阵列对所述第二极化分量进行出射波束赋形,并禁止为所述第一极化可调元器件集提供偏置电压;
39、在所述极化模式信息指示禁止极化模式的情况下,禁止为所述第一极化可调元器件集和所述第二极化可调元器件集提供偏置电压。
40、本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被执行时实现上述超表面控制方法。
41、本技术实施例提供了一种超表面控制方法、系统及存储介质,方法包括:获取超表面调控信息,并从超表面调控信息中解调出极化模式信息;基于极化模式信息,从超表面阵列中选择可调元器件提供偏置电压,使超表面阵列工作在所述极化模式信息指示的极化模式下。本技术实施例提供的技术方案,通过选择性地对超表面阵列中的可调元器件提供偏置电压,使超表面阵列工作在合适的极化模式下,从而提高了超表面阵列极化的灵活性和智能性。
1.一种超表面控制方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述超表面阵列中每个超表面单元的表面层包括第一极化微带贴片组和第二极化微带贴片组,所述第一极化微带贴片组用于响应入射波中第一极化分量,所述第二极化微带贴片组用于响应所述入射波中第二极化分量,所述第一极化微带贴片组表面设置的可调元器件组成第一极化可调元器件集,所述第二极化微带贴片组表面设置的可调元器件组成第二极化可调元器件集;
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
6.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
7.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述第一极化微带贴片组和所述第二极化微带贴片组沿所属的超表面单元的一条对角线为对称轴排布。
8.一种超表面控制系统,其特征在于,包括:主控单元、偏置电压控制模块和超表面阵列;
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,
10.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,所述超表面阵列由以阵列形式排布的多个超表面单元构成,每个超表面单元的表面层包括第一极化微带贴片组和第二极化微带贴片组,所述第一极化微带贴片组用于响应入射波中第一极化分量,所述第二极化微带贴片组用于响应所述入射波中第二极化分量,所述第一极化微带贴片组表面设置的极化可调元器件组成第一极化可调元器件集,所述第二极化微带贴片组表面设置的极化可调元器件组成第二极化可调元器件集。
11.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,所述第一极化微带贴片组和所述第二极化微带贴片组沿所属的超表面单元的一条对角线为对称轴排布。
12.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,
13.根据权利要求10所述的系统,其特征在于,
14.根据权利要求13所述的系统,其特征在于,
15.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被执行时实现如权利要求1-7任一项所述的超表面控制方法。