[发明专利]基于可重构全息超表面的无小区组网装置、方法及设备

说明书

本发明涉及一种基于可重构全息超表面的无小区组网装置、方法及设备，该装置包括CPU控制端、装有RHS的基站和用户；所述装有RHS的基站和用户均为多个；所述装有RHS的基站用于给各个用户发送波束成形后的信号，所述CPU控制端用于控制多个装有RHS的基站与多个用户进行通信。为使上述装置能够实现无小区组网，本发明还提出了一种基于可重构全息超表面的无小区组网方法，并公开了具体实现步骤，利用本发明能够消除系统中的小区间干扰，使得该系统的数据速率最大化。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种基于可重构全息超表面的无小区组网装置、方法及设备。

背景技术

传统蜂窝网络受小区间干扰影响严重，为此，无小区组网方案打破了小区间的边界，采用多个基站共同服务多个用户的模式，消除了小区间干扰。但这种组网方案需要部署多个基站，同时，即将到来的第六代(6G)无线通信对天线技术提出了严格的要求，如容量增强和精确的波束控制。虽然广泛使用的碟形天线和相控阵天线都有能力实现这些目标，但它们都存在着自身固有的缺陷，严重阻碍了它们的未来发展。具体而言，碟形天线需要沉重而昂贵的波束转向机械，而相控阵高度依赖功率放大器，耗电功率大，移相电路复杂，移相器众多，尤其是在高频波段。因此，为了满足未来6G无线系统中指数增长的移动设备的数据需求，需要更经济高效的天线技术。在现有的天线技术中，全息天线作为一种小尺寸、低功耗的平面天线，以其低制造成本和低硬件成本的多波束控制能力受到越来越多的关注。具体地说，全息天线利用金属贴片在表面构建全息图案，根据干涉原理记录参考波和目标波之间的干涉。然后，参考波的辐射特性可以通过全息图案来改变，以产生所需的辐射方向。

然而，随着移动设备的爆炸性增长，传统的全息天线面临着巨大的挑战，因为一旦全息图案建立，传统全息天线其辐射方向图就固定了，因此无法满足移动通信的需求。由于超材料的可控性，新兴的可重构全息超表面(RHS)技术在改善传统全息天线的不足方面显示出极大的潜力。RHS是一种超轻薄的平面天线，天线表面嵌有许多超材料辐射单元。具体而言，由天线馈源产生的参考波以表面波的形式激励RHS，使得基于印刷电路板(PCB)技术制造的拥有紧凑结构的RHS成为可能。根据全息图案，每个辐射单元可以通过电控制参考波的辐射幅度来产生所需的辐射方向。因此，相比于传统的碟形天线和相控阵天线，RHS无需重型机械运动装置和复杂的移相电路就可以实现动态波束成形，可以大大节省天线制造成本以及功率损耗，同时其轻薄的结构也十分便于安装。

现有的基于RHS的研究工作大致集中于RHS硬件组件设计和辐射方向控制上。然而，大多数研究仅证明了RHS实现动态多波束控制的可行性。目前还没有工作研究RHS辅助下的无小区组网方案及设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于可重构全息超表面的无小区组网装置、方法及设备，能够消除系统中的小区间干扰，使得该系统的数据速率最大化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于可重构全息超表面的无小区组网装置，包括CPU控制端、装有RHS的基站和用户；

所述装有RHS的基站和用户均为多个；

所述装有RHS的基站用于给各个用户发送波束成形后的信号，所述CPU控制端用于控制多个装有RHS的基站与多个用户进行通信。

可选的，所述波束成形为数字波束成形和全息波束成形相结合的混合波束成形，具体通过如下方式实现：

基站对于发送给多个用户的信号首先进行数字波束成形，继而将数字波束成形后的信号输入RHS的馈源中，馈源将信号馈入各个超表面单元，经由全息波束成形后，得到数字波束成形和全息波束成形相结合的混合波束成形后的信号。

一种基于可重构全息超表面的无小区组网方法，所述方法应用于上述提供的基于可重构全息超表面的无小区组网装置，所述基于可重构全息超表面的无小区组网方法包括：