[发明专利]一种应用于智能超表面的控制方法及智能超表面的控制器

说明书

本发明公开了一种智能超表面及其控制方法，通过扫描线驱动电路和信号线驱动电路相互配合控制智能超表面RIS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，从而节省智能超表面系统的成本，提高控制器的利用效率；此外，本发明可以通过模拟通断电路实现对RIS单元的模拟控制，相较于现有技术采用1比特或2比特量化处理的数字控制方式，能够采用更高分辨率的模拟控制，从而减少量化损失，提高控制精度。

技术领域

本发明属于涉及无线通信领域，更具体地，涉及一种智能超表面及其控制方法。

背景技术

在5G无线通信领域甚至是未来6G无线通信领域，毫米波技术都作为一项关键技术有着极其重要的作用，但是毫米波又有着十分致命的缺陷，遇到障碍物时损耗严重，导致通信效果不理想。为了解决这个问题，一种思路是在无线通信环境增加一种特殊制造的、低成本、可编程的智能超表面(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)来辅助通信。智能超表面(也被称为智能反射面)的主要组成部分是可编程人工电磁表面结构。该结构是一种由大量亚波长单元按照周期或非周期性的排列组成的，具有可重配电磁特性的二维薄层。基本单元通常由金属、介质和可调器件构成。通过控制反射单元的可调部分，例如电磁波的幅度、相位，能够实现对电磁波传播方向的调控。

当基站(Base Station)与用户设备(User Equipment)之间有阻隔时，可以通过在合适的位置加装一块RIS，信号可以在RIS处实现智能化定向反射，反射角度可以通过软件控制。可以用算法将反射的电磁信号指向用户所在位置，从而极大提高接收信号的功率，提升通信速率和可靠性，改善用户体验，应用场景如图1所示。

现今智能超表面的控制方法是使用一个控制器IO口控制一个反射单元，然而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，导致硬件实现成本居高不下。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种智能超表面及其控制方法，由此解决需要大量的控制器IO口控制超能超反面RIS单元的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明第一方面，提供了一种智能超表面，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，其特征在于，

所述控制电路板包括：扫描线驱动电路、多个模拟通断电路和信号线驱动电路；

多个RIS单元与多个模拟通断电路一一对应；模拟通断电路包括晶体管和电容，晶体管的栅极与扫描线驱动电路连接，源极与信号线驱动电路连接，漏极分别与RIS单元的一端及电容的一端连接，RIS单元的另一端及电容的另一端接地；

所述扫描线驱动电路，与控制器连接，用于接收控制器发送的扫描信号，传输至晶体管的栅极，选通RIS单元；

所述信号线驱动电路，与控制器连接，用于接收控制器发送的电压控制信号，将电压控制信号进行数模转换并传输至晶体管的源极，加载到选通的RIS单元。

优选地，晶体管的漏极通过运算放大器与RIS单元连接。

优选地，所述扫描线驱动电路为译码逻辑电路或移位寄存器电路。

优选地，晶体管为场效应管。

按照本发明的第二方面，提供了一种应用于第一方面所述的智能超表面的控制方法，其特征在于，所述方法包括：