[发明专利]一种基于触发器的智能超表面及其控制方法、控制器

说明书

本发明公开了一种基于触发器的智能超表面及其控制方法、控制器，属于无线通信领域。本发明对控制电路板结构进行改进，改进后的控制电路板包括扫描线驱动电路和多个触发器，扫描线驱动电路用于工作时与智能超表面的控制器进行连接，接收到扫描信号后，根据接扫描信号触发触发器，触发器用于在被触发时，输出电平信号加载在对应的RIS单元，未被触发时，保持原有状态。本发明利用触发器未被触发时输出信号不发生变化这一特性，触发集合内的各RIS单元对应的触发器，从而控制智能超表面反射单元的工作状态，由于触发器不易产生毛刺，且由于边沿作用可有效抑制输入端干扰，控制效果更佳，且在控制时序上表现更佳。

技术领域

本发明属于无线通信领域，更具体地，涉及一种基于触发器的智能超表面及其控制方法、控制器。

背景技术

智能超表面(智能反射面，RIS，Large Intelligent Surface，ReconfigurableIntelligent Surface，Software Defined Surface，Metasurface，IRS，IntelligentReflecting Surface，Reconfigurable Meta-Surfaces，Holographic MIMO等，下文均用RIS表述)是一种辅助通信系统，它利用其的反射单元改变入射到表面的电磁波的相位或幅度，通过大量反射单元的共同作用，可以实现电磁波的定向反射，从而使得基站信号可以绕过阻挡物到达用户。

如图1所示，每个单元里面的符号θ_n(n＝1，2，…，N)表示该单元的相移，这些单元的相移可由智能超表面的控制器控制。目前现存的智能超表面控制方案基本都是每个反射单元由一个控制器引脚独立控制的形式。

这种方法虽然简单，但是由于超表面往往有大量的电磁单元，因此需要大量的控制器IO口资源，导致硬件成本居高不下，且不利于在智能超表面阵列规模较大时对其进行控制，并且增加控制器会大大增加成本。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于触发器的智能超表面及其控制方法、控制器，其目的在于将大规模智能超表面划分为小规模集合后，利用触发器未被触发时输出信号不发生变化这一特性，触发集合内的各RIS单元对应的触发器，从而控制智能超表面反射单元的工作状态，实现利用少数控制器引脚控制大规模的反射阵列的目的，降低控制器成本，提高控制器的利用效率；由于触发器不易产生毛刺，且由于边沿作用可有效抑制输入端干扰，控制效果更佳，且在控制时序上表现更佳。

为实现述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于触发器的智能超表面，所述智能超表面包括：位于外层的多个RIS单元，用于与入射信号相互作用；位于里层的控制电路板，用于调整每个RIS单元的反射幅度或相移，

所述控制电路板包括：扫描线驱动电路和多个触发器，每个触发器与RIS单元一一对应；其中，每个触发器的时钟引脚通过扫描线连接到扫描线驱动电路，输入引脚通过信号线连接到智能超表面的控制器，输出引脚连接RIS单元；

所述扫描线驱动电路，用于工作时与智能超表面的控制器进行连接，接收到控制器发送的扫描信号后，根据接扫描信号触发触发器；

所述触发器，用于在被触发时，输出电平信号加载在对应RIS单元，未被触发时，保持原有状态。

优选地，所述控制电路板还包括：

位于所述触发器与RIS单元之间的电压转换电路，用于在触发器输出的电平信号无法满足RIS单元正常工作要求时，将电平信号转化为满足RIS单元正常工作所需电压信号。

有益效果：本发明提出在触发器与RIS单元之间放置电压转换电路，全面考虑了触发器输出的电平信号(数字)可能无法满足RIS单元正常工作要求的情形，使得RIS单元可以工作在正常的电压范围内，实现电磁波的定向反射功能。

优选地，所述扫描线驱动电路为移位寄存器电路或者译码逻辑电路。