[发明专利]一种基于锁存器的智能超表面及其控制方法、控制器

说明书

本发明公开一种基于锁存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，改进后控制电路板包括扫描线驱动电路和多个锁存器，扫描线驱动电路用于接收到控制器发送的扫描信号后，根据扫描信号选通锁存器，锁存器用于在被选通时，输出电平信号加载在对应RIS单元上，未被选通时，保持锁存状态。本发明利用锁存器可长时间稳定地锁存信号特性，选通RIS单元对应锁存器，控制智能超表面反射单元的工作状态，由于锁存器面积小、速度快、成本低，完成相同功能所需门较触发器要少，使得智能超表面集成度更高，体积更小，响应更快。通过扫描驱动电路有限的引脚与控制器连接，从而可选择IO口少的控制器，降低控制成本。

技术领域

本发明属于无线通信领域，更具体地，涉及一种基于锁存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，它利用其上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锁存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，利用锁存器可长时间稳定地锁存信号这一特性，选通集合内的各RIS单元对应的锁存器，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；由于锁存器面积小、速度快，且完成同一个功能所需要的门较触发器要少，使得智能超表面集成度更高，使得智能超表面体积更小、响应更快。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种基于锁存器的智能超表面，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单元的反射幅度或者相移，

所述控制电路板包括：扫描线驱动电路和多个锁存器，每个锁存器与RIS单元一一对应；其中，每个锁存器的锁存引脚通过扫描线连接到扫描线驱动电路上，输入引脚通过信号线连接到智能超表面的控制器上，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，根据扫描信号选通锁存器；

所述锁存器，用于在被选通时，输出电平信号加载在对应的RIS单元上，未被选通时，保持锁存状态。

优选地，所述控制电路板还包括：

位于所述锁存器与RIS单元之间的电压转换电路，用于在锁存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：本发明提出在锁存器与RIS单元之间放置电压转换电路，全面考虑了锁存器输出的电平信号(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。