【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及网络通信，更具体的说是涉及一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统。
技术介绍
1、随着网络通信的不断发展，互联网已经从移动互联网时代迈入了产业互联网时代，aicde(人工智能、物联网、云计算、大数据、边缘计算)等各种新技术结合增强的移动带宽以及大规模的物联网和极致可靠的实时通信等三大5g场景，为行业数字化的转型提供了新的引擎。不过5g给人们的生活带来更多便捷的同时，也对网络质量提出了更高的要求，尤其是高频信号的路径损耗较大，传输半径较小，受障碍物遮挡、天气、环境吸收的影响较大。
2、虽然5g已经在在空口和网络的架构等方面应用了许多新技术为用户带来了全新的上网体验，但是在人口密集区域，如在办公楼林立的区域，信号的传输过程中会遇到各种复杂的障碍物，这时候用户接收到的网络质量会存在挑战。在现有的技术方案中，当运营商通过各种指标监测到某块区域的网络覆盖无法满足用户需求时，为了不影响用户的体验，会通过对无线基站进行覆盖的优化，在相关的区域增加基站的数量或者基站的发射功率，不停的优化组网来满足用户的需求。然而这种方法虽然也能够解决上述问题，但是随之而来的也可能会给另一片区的用户带来影响，另外如果需要加大基站发射功率或者增加基站数量，则意味着需要更大的投入，运营商的运营成本也会随之增加。因此，如何提供一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，将建
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，包括可编程透射超表面和调制网络，入射的电磁波通过可编程透射超表面后形成远场散射，将远场散射数据作为输入数据输入调制网络，调制网络输出调制方案控制可编程透射超表面。
4、可选的，可编程透射超表面沿着沿着水平方向设置有非周期性排列的x个具有不同电容序列的可调单元，垂直方向设置有非周期性排列的y个具有不同电容序列的可调单元。
5、可选的，可调单元包括两层介电层和一层pp层，两层介电层的相对介电常数分别为4.5和4.4，可调单元的顶部嵌有两个pin二极管。
6、可选的，调制网络包括两个卷积层和两个全连接层，激活函数为sigmoid，调制网络的训练过程中梯度下降选择adam方法，梯度阈值设为20，学习率为0.005。
7、可选的，调制网络训练前，将输入的远场散射数据进行归一化处理，将输出的二值化相位替换为0和1，利用matlab与cst结合生成15000组数据，80％作为训练集，20％作为验证集用于调制网络训练。
8、可选的，调制网络的损失函数为：
9、
10、式中，n表示样本数，表示预测值，yi并表示真实值，i∈[1,n]，当预测值与真实值完全一致时，mae等于0，表明模型完美，误差越大，mae值越大。
11、可选的，训练完成后，从测试集中随机选取的多组数据来验证调制网络的拟合能力，计算出预测精度：
12、
13、式中，accuracy为预测精度，numtotal为总数据量，numpre为预测正确数据量。
14、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术提供了一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，具有以下有益效果：本专利技术设计了一个高透光率的可调单元，构造二维可调的超表面，在超表面上方放置了一个不规则的物体，将该场景中生成的远场散射数据作为网络的输入，将预定义的散射场作为目标函数，由网络进行预测和调整，输出超表面的编程策略，网络对不同类型的输入数据具有良好的预测和调优能力；网络输出一系列电压调制序列，改变超表面上每个单元的状态，导致整体散射场的变化，最终实现信号调控；智能波束调制系统能够实现对入射信号的智能调制，使得信号可以绕过障碍，无缝地到达用户侧，从而提高通信信号的整体质量。
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1.一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，包括可编程透射超表面和调制网络，入射的电磁波通过可编程透射超表面形成远场散射，将远场散射数据作为输入数据输入调制网络，调制网络输出调制方案控制可编程透射超表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，可编程透射超表面沿着沿着水平方向设置有非周期性排列的x个具有不同电容序列的可调单元，垂直方向设置有非周期性排列的y个具有不同电容序列的可调单元。
3.根据权利要求2所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，可调单元包括两层介电层和一层PP层，两层介电层的相对介电常数分别为4.5和4.4，可调单元的顶部嵌有两个PIN二极管。
4.根据权利要求1所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，调制网络包括两个卷积层和两个全连接层，激活函数为sigmoid，调制网络的训练过程中梯度下降选择adam方法，梯度阈值设为20，学习率为0.005。
5.根据权利要求4所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，
6.根据权利要求5所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，调制网络的损失函数为：
7.根据权利要求5所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，训练完成后，从测试集中随机选取的多组数据来验证调制网络的拟合能力，计算出预测精度：
...【技术特征摘要】
1.一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，包括可编程透射超表面和调制网络，入射的电磁波通过可编程透射超表面形成远场散射，将远场散射数据作为输入数据输入调制网络，调制网络输出调制方案控制可编程透射超表面。
2.根据权利要求1所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，可编程透射超表面沿着沿着水平方向设置有非周期性排列的x个具有不同电容序列的可调单元，垂直方向设置有非周期性排列的y个具有不同电容序列的可调单元。
3.根据权利要求2所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束调制系统，其特征在于，可调单元包括两层介电层和一层pp层，两层介电层的相对介电常数分别为4.5和4.4，可调单元的顶部嵌有两个pin二极管。
4.根据权利要求1所述的一种基于可编程透射超表面的智能波束...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑斌，王恺，金辉，鲁焕，赵纪伟，杨彰游，邱天硕，陈红胜，
申请(专利权)人：江南机电设计研究所，
类型：发明
国别省市：
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