毫米波通信系统波束配置方法、装置、设备和存储介质与流程

1.本公开涉及无线通讯技术领域，尤其涉及一种毫米波通信系统波束配置方法、装置、电子设备和计算机可读存储介质。


背景技术：

2.随着多媒体技术及应用的发展，6ghz以下频段已经不能满足日益增长的无线速率需求。毫米波(millimeterwave，mmwave)凭借其丰富的未开发频谱资源具有应对未来爆炸式流量增长的潜力，并且已经成为第五代移动通信的关键技术。巨大的路径损耗是实现毫米波通信的第一个严峻挑战，为了补偿毫米波传输严重的路径损耗，毫米波基站通常采用大规模天线阵列进行窄波束成形，通过将信号能量聚集到某一用户提高服务质量。然而，毫米波方向性传输对阻塞非常敏感，容易导致链路中断，这也为毫米波网络的规划和实施带来了新的挑战。为此，ris能够重新配置入射波束特征，从而控制反射波束方向，应用到毫米波蜂窝系统中以提升毫米波网络的覆盖能力。在毫米波通信系统中部署ris，当来自不同毫米波基站的波束同时指向同一个ris时，由于不同毫米波基站对应的目标覆盖区域位置不同，ris需要对入射波束进行偏折的角度也会不同，对于同一时刻只能对入射波束进行一种固定角度偏折的ris而言，会出现某些基站的反射波束无法覆盖目标区域的问题，本公开提供一种毫米波通信系统波束配置方法以解决上述问题。
3.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.本公开提供一种毫米波通信系统波束配置方法、装置、设备和存储介质，至少在一定程度上实现一种低成本的毫米波覆盖扩展方案。
5.本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。
6.根据本公开的一个方面，提供一种毫米波通信系统波束配置方法，包括：
7.毫米波基站根据波束配置情况形成波束信息表；
8.毫米波基站收集基站位置信息；
9.毫米波基站接收ris发送的ris id和ris位置信息；
10.毫米波基站利用所述基站位置信息和所述ris位置信息，以水平波束指向0度、逆时针方向为基准，获得ris相对于毫米波基站的水平指向角；以垂直波束指向0度、逆时针方向为基准，获得ris相对于毫米波基站的垂直指向角；
11.毫米波基站根据所述波束信息表和与ris对应的水平指向角、垂直指向角，形成bs beam-ris覆盖情况信息表；
12.毫米波基站在配置发送波束的时域位置时，避免不同毫米波基站下对同一个ris覆盖的波束在同一时刻发送。
13.在本公开一个实施例中，所述的波束信息表包括bs id、beam id、水平波束指向、水平波束宽度、垂直波束指向、垂直波束宽度。
14.在本公开一个实施例中，所述获得的位置信息包括自身位置信息和ris位置信息。
15.在本公开一个实施例中，所述bs beam-ris覆盖情况信息表包括bs id、beam id、ris id、是否覆盖ris。
16.在本公开一个实施例中，所述毫米波基站和所述ris配备回传链路。
17.在本公开一个实施例中，所述毫米波基站在配置发送波束的时域位置时，需要进行时钟同步。
18.根据本公开的另一个方面，提供一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置装置，包括：
19.定位模块，用于确定毫米波基站和ris的位置信息；
20.信息采集模块，用于采集毫米波基站的波束配置信息、水平指向角信息、垂直指向角信息；
21.数据处理模块，用于判断毫米波基站配置的各个波束(beam)是否会覆盖到ris，并形成bs beam-ris覆盖情况信息表；
22.配置模块，用于使毫米波基站之间进行时钟同步，根据bs beam-ris覆盖情况信息表配置发送波束的时域位置，避免不同毫米波基站下对同一个ris覆盖的波束在同一时刻发送。
23.在本公开一个实施例中，所述一种毫米波通信系统波束配置装置还可以包括以下模块：
24.存储模块，用于存储检测信息和多源异构数据的附属信息；
25.控制模块，用于控制定位模块、信息采集模块、数据处理模块、配置模块、存储模块的运行。
26.根据本公开的再一个方面，提供一种毫米波通信系统波束配置设备，包括：
27.至少一个处理器和用于与所述至少一个处理器所通讯连接的存储器；所述存储器存储有可悲所述至少一个处理器执行的命令，所述命令被所述至少一个处理器执行，以使述所至少一个处理器能够执行如上述第一方面的一种毫米波通信系统波束配置方法。
28.根据本公开的又一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面的一种毫米波通信系统波束配置方法。
29.根据本公开的又一个方面，提供一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时，使处理器执行如上述第一方面的一种毫米波通信系统波束配置方法。
30.本公开的实施例所提供的一种毫米波通信系统波束配置方法，包括：毫米波基站根据波束配置情况形成波束信息表；毫米波基站收集基站位置信息；毫米波基站接收ris发送的ris id和ris位置信息；毫米波基站利用所述基站位置信息和所述ris位置信息，以水平波束指向0度、逆时针方向为基准，获得ris相对于毫米波基站的水平指向角；以垂直波束指向0度、逆时针方向为基准，获得ris相对于毫米波基站的垂直指向角；毫米波基站根据所述波束信息表和与ris对应的水平指向角、垂直指向角，形成bs beam-ris覆盖情况信息表；
毫米波基站在配置发送波束的时域位置时，避免不同毫米波基站下对同一个ris覆盖的波束在同一时刻发送。相比现有技术的技术方案，本公开的技术方案能够根据基站位置信息、基站波束信息和ris位置信息，配置基站发送波束的时域位置，避免不同基站覆盖同一个ris的波束在同一时刻发送，解决当来自不同毫米波基站的波束同时指向同一个ris时出现的某些基站对应的反射波束无法覆盖目标区域的问题。
31.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
32.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的流程图；
34.图2是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的可重构智能表面的结构示意图；
35.图3是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的波束信息表示例图；
36.图4是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的bs-ris水平、垂直指向角示例图；
37.图5是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的bs-ris波束覆盖情况示例图；
38.图6是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的bs beam-ris覆盖情况信息表示例图；
39.图7是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的波束发送示例图(bs1 beam1和bs2 beam0同时指向ris)；
40.图8是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的波束发送时域位置示例图；
41.图9是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的bs2反射波束无法覆盖目标区域示例图；
42.图10是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的效果示例图；
43.图11是本公开一个示例性实施例提供的一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置装置的装置示意图；
44.图12是本公开一个示例性实施例提供的一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置设备。
具体实施方式
45.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
46.此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
47.本公开提供的方案，能够根据基站位置信息、基站波束信息和ris位置信息判断基站波束对ris的覆盖情况，进一步地配置基站发送波束的时域位置，避免不同基站覆盖同一个ris的波束在同一时刻发送，从而解决当来自不同毫米波基站的波束同时指向同一个ris时出现的某些基站对应的反射波束无法覆盖目标区域的问题。
48.本公开实施例提供的方案涉及无线通讯技术领域的可重构智能表面辅助的毫米波通信等技术，具体通过如下实施例进行说明:
49.图1是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的流程图，包括：
50.s1，毫米波基站根据波束配置情况形成波束信息表；
51.s2，毫米波基站收集基站位置信息；
52.s3，毫米波基站接收ris发送的ris id和ris位置信息；
53.s4，毫米波基站利用所述基站位置信息和所述ris位置信息，以水平波束指向0度、逆时针方向为基准，获得ris相对于毫米波基站的水平指向角；以垂直波束指向0度、逆时针方向为基准，获得ris相对于毫米波基站的垂直指向角；
54.s5，毫米波基站根据所述波束信息表和与ris对应的水平指向角、垂直指向角，形成bs beam-ris覆盖情况信息表；
55.s6，毫米波基站在配置发送波束的时域位置时，避免不同毫米波基站下对同一个ris覆盖的波束在同一时刻发送。
56.图2是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的可重构智能表面的结构示意图，包括反射元素亚原子板、铜背板、控制电路板和控制器组成。在反射元素亚原子板，大量的金属片(元件)被印刷在介电基板上，与入射信号直接相互作用。在该层的后面，使用铜背板来避免信号能量泄漏。最后，内层是一个控制电路板，负责调整每个元件的反射振幅/相移，由附在irs上的智能控制器触发。
57.图3是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的波束信息表示例图。毫米波基站根据自身的波束配置情况形成波束信息表，包括bs id、beam id、水平波束指向、水平波束宽度、垂直波束指向、垂直波束宽度。
58.图4是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的bs-ris水平、垂直指向角示例图。毫米波基站利用获得的位置信息(包括自身位置信息和ris位置信息)，以水平波束指向0度、逆时针方向为基准，获得ris相对于该5g毫米波基站的水平
指向角，称为bs-ris horizontal angle。再以垂直波束指向0度、逆时针方向为基准，获得ris相对于该5g毫米波基站的垂直指向角，称为bs-ris vertical angle。
59.图5是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的bs-ris波束覆盖情况示例图。毫米波基站根据自身的波束信息表和与ris对应的水平指向角、垂直指向角，判断该5g毫米波基站配置的各个beam是否会覆盖到该ris，并形成bs beam-ris覆盖情况信息表，包括bs id、beam id、ris id和波束覆盖情况(水平方向、垂直方向同时覆盖时为yes，否则为no)。
60.图6是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的bs beam-ris覆盖情况信息表示例图。beam-ris覆盖情况信息表，包括bs id、beam id、ris id和波束覆盖情况(水平方向、垂直方向同时覆盖时为yes，否则为no)。
61.图7是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的波束发送示例图，其中bs1 beam1和bs2 beam0同时指向ris的情况。
62.图8是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的波束发送时域位置示例图。
63.图9是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的bs2反射波束无法覆盖目标区域示例图。
64.图10是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置方法的效果示例图。
65.图11是本公开一个示例性实施例提供的一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置装置，在该一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置装置1100中，包括但不限于以下模块：定位模块1110、信息采集模块1120、数据处理模块1130、配置模块1140。
66.其中，定位模块1110，用于确定毫米波基站和ris的位置信息；
67.信息采集模块1120，用于采集毫米波基站的波束配置信息、水平指向角信息、垂直指向角信息；
68.数据处理模块1130，用于判断毫米波基站配置的各个波束(beam)是否会覆盖到ris，并形成bs beam-ris覆盖情况信息表；
69.配置模块1140，用于使毫米波基站之间进行时钟同步，根据bs beam-ris覆盖情况信息表配置发送波束的时域位置，避免不同毫米波基站下对同一个ris覆盖的波束在同一时刻发送。
70.优选地，该一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置装置1100还可以包括存储模块1150，用于存储检测信息和多源异构数据的附属信息；
71.可选地，该一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置装置1100还可以包括控制模块1160，用于控制定位模块1110、信息采集模块1120、数据处理模块1130、配置模块1140、存储模块1150的运行；
72.需要说明的是，由于本实施例中的一种毫米波通信系统波束配置装置与上述任一实施例中的一种毫米波通信系统波束配置方法基于相同的发明构思，因此，方法实施例中的相应内容同样适用于本系统实施例，此处不再详述。
73.图12是本公开一个示例性实施例提供的一种毫米波通信系统波束配置设备，该一
种毫米波通信系统波束配置设备1200可以是任意类型的终端，如是手机、游戏主机、平板电脑、电子书阅读器、智能眼镜、mp4(movingpicture experts group audio layer iv，动态影像专家压缩标准音频层面4)播放器、智能家居设备、ar(augmented reality，增强现实)设备、vr(virtual reality，虚拟现实)设备等移动终端，或者，该一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置设备1200也可以是个人计算机(personal computer，pc)，比如膝上型便携计算机和台式计算机等等手机、平板电脑、个人计算机等。
74.其中，该一种毫米波通信系统波束配置设备1200可以安装有用于提供一种毫米波通信系统波束配置方法的应用程序。
75.优选地，该一种毫米波通信系统波束配置设备1200包括：一个或多个处理器1210和存储器1220，图12中以一个处理器1210为例。
76.处理器1210和存储器1220可以通过总线或其他方式连接，图12以通过总线连接为例。
77.存储器1220作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置设备1200设备对应的程序指令/模块，例如，图11中所示的定位模块1110、信息采集模块1120、数据处理模块1130、配置模块1140。处理器1210通过运行存储在存储器1220中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置装置1100的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的一种毫米波通信系统波束配置方法。
78.存储器1220可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置装置1100的使用所创建的数据等。此外，存储器1220可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器1220可选包括相对于处理器1210远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该一种可重构智能表面辅助的毫米波通信系统波束配置设备1200。
79.可选的，上述的网络连接可以是无线网络或有线网络使用标准通信技术和/或协议。网络通常为因特网、但也可以是任何网络，包括但不限于局域网(local area network，lan)、城域网(metropolitan area network，man)、广域网(wide area network，wan)、移动、有线或者无线网络、专用网络或者虚拟专用网络的任何组合)。在一些实施例中，使用包括超文本标记语言(hyper text mark-up language，html)、可扩展标记语言(extensible markuplanguage，xml)等的技术和/或格式来代表通过网络交换的数据。此外还可以使用诸如安全套接字层(secure socket layer，ssl)、传输层安全(transport layer security，tls)、虚拟专用网络(virtual private network，vpn)、网际协议安全(internet protocolsecurity，ipsec)等常规加密技术来加密所有或者一些链路。在另一些实施例中，还可以使用定制和/或专用数据通信技术取代或者补充上述数据通信技术。
80.所述一个或者多个单元存储在所述存储器1220中，当被所述一个或者多个处理器1210执行时，执行上述任意方法实施例中的一种毫米波通信系统波束配置方法。例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至s6,实现图11中的模块1110-1160的功能。
81.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
82.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如，被图12中的一个处理器1210执行，可使得上述一个或多个处理器1210执行上述方法实施例中的一种毫米波通信系统波束配置方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至s6,实现图11中的模块1110-1160的功能。
83.本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行，被图12中的一个处理器1210执行，可使得上述一个或多个处理器1210执行上述方法实施例中的一种毫米波通信系统波束配置方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至s6,实现图11中的模块1110-1160的功能。
84.描述了根据本发明的实施方式的用于实现上述方法的程序产品，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本发明的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
85.所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
86.计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
87.可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。
88.可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网
(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
89.可选地，不同的设备1200中安装的应用程序的客户端是相同的，或两个设备1200上安装的应用程序的客户端是不同控制系统平台的同一类型应用程序的客户端。基于终端平台的不同，该应用程序的客户端的具体形态也可以不同，比如，该应用程序客户端可以是手机客户端、pc客户端或者全球广域网(world wide web，web)客户端等。
90.本领域技术人员可以知晓，上述设备1200的数量可以更多或更少。比如上述终端可以仅为一个，或者上述终端为几十个或几百个，或者更多数量。本公开实施例对终端的数量和设备类型不加以限定。
91.需要注意的是，上述附图仅是根据本发明示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
92.所属技术领域的技术人员能够理解，本发明的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本发明的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。
93.应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本公开的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
94.此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
95.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、移动终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施方式的方法。
96.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。