一种基于多跳RIS的信号补盲方法、系统、电子设备及介质技术方案

本发明专利技术属于通信技术领域，其目的在于提供一种基于多跳RIS的信号补盲方法、系统、电子设备及介质。其中方法包括：构建隧道模型，然后根据隧道模型以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息；根据基站的位置信息、各RIS板的摆放位置信息以及预设的RIS参数信息，依次得到各RIS板的最大焦距各RIS板的指定焦距；分别根据各RIS板的指定焦距，得到各RIS板的最佳码本；将各RIS板的最佳码本作为对应RIS板的相控矩阵，以便分别对各RIS板进行调控。本发明专利技术可针对隧道、矿洞等长距离差信号场进行RIS信号补盲，其通过利用RIS对电磁波的主动调控特性，能够在不改变现有通信网络硬件结构的基础上，实现此类场景下信号功率的指数级增强。类场景下信号功率的指数级增强。类场景下信号功率的指数级增强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多跳RIS的信号补盲方法、系统、电子设备及介质


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于多跳RIS的信号补盲方法、系统、电子设备及介质，主要可用于隧道、矿洞、走廊等Wi
‑
Fi信号很差的场景中进行信号补盲和增强，实现目标场景下的稳定通信。

技术介绍

[0002]RIS(Reconfigurable Intelligent Surface,智能超表面)是6G候选新技术之一，其是一种具有可编程电磁特性的人工电磁表面结构，通常由大量精心设计的电磁单元排列而成，可以通过对表面上的每一个电磁单元的状态控制，形成幅度、相位、极化和频率等参数可控制的电磁场，从而实现对空间电磁波进行主动地调控的功能。RIS革命性地改变了传统通信中无线环境不可被改变的困境。
[0003]自从进入信息社会，电磁波传输等信息技术大大加快了人们的通信速度和提高了通信质量。然而，在隧道、矿洞、长走廊等一般狭长型通道的场景中，手机信号或者无线信号在穿过厚厚的山体，或者厚实的内部的钢筋水泥结构时，会被层层削弱，使得最终用户收到的信号强度几乎为零，这极大地影响了用户的通信体验，甚至在发生危险的时候，会很大程度上影响救援的进行。
[0004]目前，对抗上述通信困境的方法主要有增加发送功率、增加基站数目等。但是，在使用现有技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0005]增加基站数目的方法，需要投入的成本往往是成倍增长的，经济负担巨大；增加发送功率的方式，在用电量剧增的今天，往往会引起电网超负荷运转，进而导致大面积电网瘫痪。
[0006]因此，迫切地需要研究一种能够在不增加经济及耗电成本的前提下，提高隧道、矿洞、长走廊等场景中的信号质量的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于多跳RIS的信号补盲方法、系统、电子设备及介质。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，提供了一种基于多跳RIS的信号补盲方法，包括：
[0010]获取指定隧道的隧道参数信息，并根据所述隧道参数信息构建隧道模型，然后根据所述隧道模型以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息；
[0011]获取基站的位置信息，并根据所述基站的位置信息、各RIS板的摆放位置信息以及预设的RIS参数信息，依次得到各RIS板的最大焦距；
[0012]根据各RIS板的摆放位置信息，得到各相邻RIS板之间的距离，然后根据各相邻RIS板之间的距离以及各RIS板的最大焦距，得到各RIS板的指定焦距；
[0013]分别根据各RIS板的指定焦距，得到各RIS板的最佳码本；
[0014]依次将各RIS板的最佳码本作为对应RIS板的相控矩阵，以便分别对各RIS板进行调控。
[0015]本专利技术可针对隧道、矿洞等长距离差信号场进行RIS信号补盲，其通过利用RIS对电磁波的主动调控特性，能够在不改变现有通信网络硬件结构的基础上，实现此类场景下信号功率的指数级增强。具体地，本专利技术在实施过程中，先根据指定隧道的隧道参数信息构建隧道模型，然后根据所述隧道模型以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息；随后，根据所述基站的位置信息、各RIS板的摆放位置信息以及预设的RIS参数信息，依次得到各RIS板的最大焦距；接着，根据各RIS板的摆放位置信息，得到各相邻RIS板之间的距离，然后根据各相邻RIS板之间的距离以及各RIS板的最大焦距，得到各RIS板的指定焦距；最后，分别根据各RIS板的指定焦距，得到各RIS板的最佳码本，再依次将各RIS板的最佳码本作为对应RIS板的相控矩阵，以便分别对各RIS板进行调控。在此过程中，本专利技术可在隧道等场景下提供安装RIS板的依据，用户可根据各RIS板的位置信息在隧道内布置RIS板，同时还可基于RIS板自身对电磁波的主动调控特性，通过获取到的RIS板的最佳码本对RIS板进行波束方向和聚焦点的调控。
[0016]在一个可能的设计中，根据所述隧道模型以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息，包括：
[0017]根据所述隧道模型获取当前隧道的切面图像；
[0018]判断所述切面图像是否为矩形，如是，则获取所述切面图像的长度及宽度，并根据所述切面图像的长度、所述切面图像的宽度以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息；如否，则进入下一步；
[0019]获取所述切面图像中各直线段的长度、各直线段的宽度以及直线段的数目；
[0020]根据各直线段的长度、各直线段的宽度、直线段的数目以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息。
[0021]在一个可能的设计中，预设的RIS参数信息包括RIS板的入反射角度；根据所述切面图像的长度、所述切面图像的宽度以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目，包括：
[0022]根据所述切面图像的宽度，获取RIS板的波束有效距离；其中，所述波束有效距离为：
[0023]r＝d*tanα；
[0024]式中，d为所述切面图像的宽度，α为RIS板的入反射角度；
[0025]根据所述波束有效距离以及所述切面图像的长度，得到当前隧道所需要RIS板的数目；其中，RIS板的数目为：
[0026]S＝R/r；
[0027]式中，R为所述切面图像的长度。
[0028]在一个可能的设计中，根据所述基站的位置信息、各RIS板的摆放位置信息以及预设的RIS参数信息，依次得到各RIS板的最大焦距，包括：
[0029]根据所述基站的位置信息将所述基站导入所述隧道模型中，再根据各RIS板的摆放位置信息将各RIS板导入所述隧道模型中；
[0030]获取所述基站发射的电磁波至所述隧道模型中第一位RIS板的电磁波入射方向；
[0031]根据所述电磁波入射方向以及预设的RIS参数信息，得到各RIS板的最大焦距。
[0032]在一个可能的设计中，预设的RIS参数信息包括RIS板的物理孔径和有效孔径；任一RIS板的最大焦距r
0,max
为：
[0033][0034]式中，W
max
为RIS板的最大焦面孔径，最大焦面孔径通过RIS板的物理孔径得到；D
eff
为RIS板接收电磁波的有效孔径；θ为电磁波入射方向与RIS板的法线之间的角度；λ0为所述基站发射的电磁波的波长。
[0035]在一个可能的设计中，根据任一RIS板的指定焦距，得到当前RIS板的最佳码本，包括：
[0036]根据预设的RIS参数信息构建RIS板模型；
[0037]根据任一RIS板的指定焦距，将接收机导入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于多跳RIS的信号补盲方法，其特征在于：包括：获取指定隧道的隧道参数信息，并根据所述隧道参数信息构建隧道模型，然后根据所述隧道模型以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息；获取基站的位置信息，并根据所述基站的位置信息、各RIS板的摆放位置信息以及预设的RIS参数信息，依次得到各RIS板的最大焦距；根据各RIS板的摆放位置信息，得到各相邻RIS板之间的距离，然后根据各相邻RIS板之间的距离以及各RIS板的最大焦距，得到各RIS板的指定焦距；分别根据各RIS板的指定焦距，得到各RIS板的最佳码本；依次将各RIS板的最佳码本作为对应RIS板的相控矩阵，以便分别对各RIS板进行调控。2.根据权利要求1所述的一种基于多跳RIS的信号补盲方法，其特征在于：根据所述隧道模型以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息，包括：根据所述隧道模型获取当前隧道的切面图像；判断所述切面图像是否为矩形，如是，则获取所述切面图像的长度及宽度，并根据所述切面图像的长度、所述切面图像的宽度以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息；如否，则进入下一步；获取所述切面图像中各直线段的长度、各直线段的宽度以及直线段的数目；根据各直线段的长度、各直线段的宽度、直线段的数目以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目以及各RIS板的摆放位置信息。3.根据权利要求2所述的一种基于多跳RIS的信号补盲方法，其特征在于：预设的RIS参数信息包括RIS板的入反射角度；根据所述切面图像的长度、所述切面图像的宽度以及预设的RIS参数信息，得到当前隧道所需要RIS板的数目，包括：根据所述切面图像的宽度，获取RIS板的波束有效距离；其中，所述波束有效距离为：r＝d*tanα；式中，d为所述切面图像的宽度，α为RIS板的入反射角度；根据所述波束有效距离以及所述切面图像的长度，得到当前隧道所需要RIS板的数目；其中，RIS板的数目为：S＝R/r；式中，R为所述切面图像的长度。4.根据权利要求1所述的一种基于多跳RIS的信号补盲方法，其特征在于：根据所述基站的位置信息、各RIS板的摆放位置信息以及预设的RIS参数信息，依次得到各RIS板的最大焦距，包括：根据所述基站的位置信息将所述基站导入所述隧道模型中，再根据各RIS板的摆放位置信息将各RIS板导入所述隧道模型中；获取所述基站发射的电磁波至所述隧道模型中第一位RIS板的电磁波入射方向；根据所述电磁波入射方向以及预设的RIS参数信息，得到各RIS板的最大焦距。5.根据权利要求4所述的一种基于多跳RIS的信号补盲方法，其特征在于：预设的RIS参数信息包括RIS板的物理孔径和有效孔径；任一RIS板的最大焦距r
0,max
为：
式中，W
max
为RIS板的最大焦面孔径，最大焦面孔径通过RIS板的物理孔径得到；D
eff
为RIS板接收电磁波...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱才明，熊儒菁，王正雨，卢佳龙，朱椿，
申请(专利权)人：华工未来科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：