[发明专利]基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信系统及方法

权利要求书

1.一种基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信系统，其特征在于，所述多小区无线通信系统覆盖C个小区；所述多小区无线通信系统包括C个基站，且部分所述基站均装有RHS天线；在每个小区中均安装一个所述基站；其中，标定基站与所述标定基站所在小区内的L个用户进行通信；所述标定基站为C个基站中的任意基站。

2.根据权利要求1所述的一种基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信系统，其特征在于，所述基站包括：

波束方向确定模块，用于确定发射波束的方向；其中，L个用户相对于所述基站的位置为所述基站所需发射波束的方向；

数字波束成形模块，与所述波束方向确定模块连接，用于预处理发射信号；

RHS天线，与所述数字波束成形模块连接，用于进行全息波束成形。

3.根据权利要求2所述的一种基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信系统，其特征在于，所述RHS天线包括馈源、平行板波导以及超材料辐射单元阵列；所述超材料辐射单元阵列包括多个超材料辐射单元；所述超材料辐射单元阵列在所述平行板波导的表面上；

所述馈源发出电磁波，所述电磁波在所述平行板波导上以表面波的形式进行传播，所述超材料辐射单元通过连续改变各自电源的偏置电压，对传播至各个所述超材料辐射单元的电磁波的辐射振幅进行连续调节，从而使各个所述超材料辐射单元辐射出能量不同的电磁波，最终叠加为方向可连续调节的电磁波。

4.根据权利要求3所述的一种基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信系统，其特征在于，每个所述超材料辐射单元上均设置有多个PIN二极管，

通过调节控制每个超材料辐射单元上的多个PIN二极管的开关状态，来对传播至所述超材料辐射单元上电磁波的辐射振幅进行调节。

5.根据权利要求1所述的一种基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信系统，其特征在于，第c个小区第l个用户接收到的信号是由第c个小区第l个用户想要接收到的信号、第c个小区内用户间的干扰信号、C个小区间的干扰信号以及第c个小区第l个用户接收的高斯白噪声组成的。

6.一种基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信方法，其特征在于，包括：

保持全息波束成形矩阵不变，优化数字波束成形矩阵；

基于优化后的数字波束成形矩阵，得到优化后的全息波束成形矩阵；

对所述优化后的数字波束成形矩阵和所述优化后的全息波束成形矩阵进行相互优化，使所有用户总数据速率达到最大值。

7.根据权利要求6所述的一种基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信方法，其特征在于，还包括：

对每个超材料辐射单元的辐射振幅进行初始化，得到初始的全息波束成形矩阵；其中，所述超材料辐射单元为RHS天线的一部分；

根据所述初始的全息波束成形矩阵，得到初始的数字波束成形矩阵。

8.根据权利要求6所述的一种基于可重构全息超表面天线的多小区无线通信方法，其特征在于，所述对所述优化后的数字波束成形矩阵和所述优化后的全息波束成形矩阵进行相互优化，使所有用户总数据速率达到最大值，具体包括：

对所述优化后的数字波束成形矩阵和所述优化后的全息波束成形矩阵进行相互迭代优化；

当两个相邻迭代之间的用户总数据速率的差值小于设定阈值，则迭代完成，获得最优的数字波束成形矩阵和最优的全息波束成形矩阵，以便根据所述最优的数字波束成形矩阵和所述最优的全息波束成形矩阵对发射信号进行处理，使所有用户总数据速率达到最大值；

当两个相邻迭代之间的用户总数据速率的差值大于或者等于设定阈值时，将当前迭代优化后的全息波束成形矩阵替换步骤保持全息波束成形矩阵不变，优化数字波束成形矩阵中的全息波束成形矩阵，并返回保持全息波束成形矩阵不变，优化数字波束成形矩阵步骤。