[发明专利]RIS辅助通信系统的半静态相位设计方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种RIS辅助通信系统的半静态相位设计方法、系统及介质，其中方法包括：建立RIS辅助链路的信道模型；探究RIS不同场景中的工作模式，分析RIS在不同场景中的相位设计需求；根据RIS的覆盖范围需求和信道模型，对RIS元表面进行分组，利用波束展宽技术设计每个组元表面的相位补偿；通过增加元表面的个数对波束展宽造成的增益损失进行补偿。本发明根据室内的覆盖范围要求和用户数据传输速率要求，利用波束展宽技术，合理设计了子阵列的相位，为移动的用户终端提供了较为稳定的链路支持。本发明可广泛应用于无线通信优化技术领域。

技术领域

本发明涉及无线通信优化技术领域，尤其涉及一种RIS辅助通信系统的半静态相位设计方法、系统及介质。

背景技术

RIS功能简单，结构精简，易于部署，反射面的大小和形状都可以根据实际需求进行设计，可以部署在建筑物外墙、天花板、工厂内部、窗户、车顶甚至着装上。RIS作为6G通信系统中一种很有前途的技术方案，对于部署在不同的应用场景，主要有如下三种工作模式：静态波束覆盖，半静态波束覆盖，动态波束成形。对于静态波束覆盖的工作模式，显著的问题是信号覆盖范围较小，此时RIS作为无源反射面，未进行相位设计；动态波束成形的模式下，波束需要实时跟踪移动用户，且不断的调整优化相位和基站功率，实际应用中信道估计复杂，系统开销大。在一些特定的室内环境下，半静态波束覆盖的模式则可以为无超高传输速率要求的移动用户提供稳定的链路支持，并且不会增加控制开销，可用于一些特定的通信场景。但目前针三种模式在室内场景中，尚缺少对应的部署设计方案。

术语解释：

可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)：RIS技术是一项实现无线传输网络中无线信号优化的技术，RIS由大量低成本的无源反射元件构成，可以通过调整信号反射的相位/振幅，从而智能化的配置无线传播环境以提高通信系统性能。

半静态：RIS的元表面相位根据工作需要进行设计，通常固定之后波束方向也随之固定，无需实时调节相位，也无法针对用户进行波束成形。相位可根据工作状态的改变的重新设计。

发明内容

为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本发明的目的在于提供一种RIS辅助通信系统的半静态相位设计方法、系统及介质。

本发明所采用的技术方案是：

一种RIS辅助通信系统的半静态相位设计方法，包括以下步骤：

建立RIS辅助链路的信道模型；

探究RIS不同场景中的工作模式，分析RIS在不同场景中的相位设计需求；

根据RIS的覆盖范围需求和信道模型，对RIS元表面进行分组，利用波束展宽技术设计每个组元表面的相位补偿；

通过增加元表面的个数对波束展宽造成的增益损失进行补偿。

进一步地，所述信道模型的表达式为：