[发明专利]一种基于可重构全息超表面的信号同步方法

说明书

本发明涉及一种基于可重构全息超表面的信号同步方法，包括：发射机发射同步信号给接收机，所述发射机使用可重构全息超表面，所述接收机接收的信号记为接收信号；获取所述接收信号；根据所述接收信号构建关于频率漂移、相位偏转和传播时延的克拉美罗界；根据所述频率漂移、相位偏转和传播时延的克拉美罗界构建优化问题；对所述优化问题进行非凸优化求解，直至所述优化问题的值不再下降，获取此时的频率漂移、相位偏转和传播时延，完成信号同步。本发明能够最小化频率漂移、相位偏转和传播时延的估计误差。

技术领域

本发明涉及信号同步领域，特别是涉及一种基于可重构全息超表面的信号同步方法。

背景技术

为了实现无处不在的智能信息网络，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。

但是对于使用RHS的系统，我们需要重新设计系统的同步信号。这是因为传统的同步信号设计是为传统的天线，例如反射面天线，棒状天线等设计的。这些天线的结构与可重构全息超表面有很大差异。对RHS而言，在设计同步信号时我们需要考虑可重构全息超表面辐射特性的影响，而传统的天线不需要考虑这一点。因此对使用可重构全息超表面的设备而言，不能直接使用传统的同步信号。目前还没有工作研究基于RHS的同步信号设计方法。

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信号同步方法，能够最小化频率漂移、相位偏转和传播时延的估计误差。

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信号同步方法，包括：

发射机发射同步信号给接收机，所述发射机使用可重构全息超表面，所述接收机接收的信号记为接收信号；

获取所述接收信号；

根据所述接收信号构建关于频率漂移、相位偏转和传播时延的克拉美罗界；

根据所述频率漂移、相位偏转和传播时延的克拉美罗界构建优化问题；

对所述优化问题进行非凸优化求解，直至所述优化问题的值不再下降，获取此时的频率漂移、相位偏转和传播时延，完成信号同步。

可选的，所述“发射机发射同步信号给接收机”步骤之前，还包括：

发射机调整可重构全息超表面的辐射特性。