用于RF信号的无源反射的系统和方法与流程

用于rf信号的无源反射的系统和方法
技术领域
1.本公开总体上涉及无线通信，并且更具体地，涉及经由无源地反射rf(射频)信号的系统在设备之间建立通信的技术。


背景技术：

2.在无线通信中，具有许多天线并将所述天线定位在用户附近是有益的。最终，期望在用户周围的任何地方安装天线。
3.最近，已提出了所谓的大型智能表面(lis)概念。lis概念可以被视为传统大规模多输入多输出(mimo)的扩展，按比例放大到传统大型天线阵列概念之外。愿景是提供一种可以布置在建筑物立面、房间和工厂的墙壁和天花板等上或其内的低硬件占用空间结构。然而，大规模mimo需要对天线信号进行数字基带处理，以实现能量在三维空间中的聚焦。由于lis概念将涉及大量天线，因此要处理相同数量的天线信号，无论是在天线本地还是在中央处理单元处。这种数据处理难以以合理的响应时间实现，并导致功耗过大。
4.为了克服这些缺点，c.huang等人在arxiv:1810.06934中公开的文章“large intelligent surfaces for energy efficiency in wireless communication”提出了一种lis，其具有大量具有可重配置参数的小型且几乎无源的反射元件。lis反射元件中的各个lis反射元件可以有效地反射撞击电磁场的相移版本，并且lis被描述为作为具有可重配置特性的散射体执行并且不执行解码、信道估计或传输。
5.然而，虽然上述文章概述了无源lis的概念，并提出了如何在室外lis辅助多用户下行链路通信中最大化能源效率的理论分析，但仍然存在重要的发明活动，以使无源lis概念在实践中有用。
6.现有技术还包括由q.wu和r zhang发表在ieee transactions on wireless communications,vol.18,no.11,pp.5394-5409.nov.2019上的文章“intelligent reflecting surface enhanced wireless network:joint active and passive beamforming design”。这里，单天线ue直接并经由lis(表示为“智能反射表面”(irs))链接至多天线ap。为了实现所述链接，ap处的有源发送和irs处的移相器的反射被联合优化，以最大化在ue处接收到的总信号功率。在分布式优化算法中，ap和irs以交替方式独立调整发送波束成形和相移，直到达到收敛为止。这种优化需要在所有三个设备(ue、ap和irs)之间重复进行信号交换，并且在实践中可能难以实现。


技术实现要素：

7.一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或更多个限制。
8.另外的目的是使无线设备能够经由用于rf信号的无源反射的系统进行通信。
9.这些目的中的一个或更多个目的以及可能从以下描述中出现的另外的目的至少部分地通过根据独立权利要求的用于反射rf信号的系统、用于反射rf信号的系统中的方法和计算机可读介质来实现，其实施方式由从属权利要求定义。
10.一些实施方式涉及包括多个天线单元的系统，所述多个天线单元被配置为接收rf信号并无源地反射rf信号，其中，天线单元能够被重新配置为实现rf信号的分别在接收和反射中的波束成形。在反射是在没有传入(incoming)rf信号的数字信号处理的情况下进行的意义上，系统是无源的。系统可以是如前文所述的lis，或任何其它可动态配置且无源的rf反射系统。在一些实施方式中，在检测到唤醒信号后，使系统执行第一训练操作。可以从试图经由系统与第二设备建立通信的第一设备无线地发送唤醒信号。通常，唤醒信号允许被配置为生成并发送唤醒信号的任何通信设备远程地激活系统中的第一训练操作。在一些实施方式中，第一训练操作对第一设备发送的第一参考信号进行操作，以将系统的天线单元配置为实现第一设备的方向上的接收中的波束成形。通过第一训练操作，系统因此被自动配置为实现与第一设备有关的波束成形，从而使得能够经由系统进行通信。
11.在一些实施方式中，系统具有用于天线单元的预存储设置，所述预存储设置用于实现与第二设备有关的波束成形。
12.在又一些实施方式中，系统被配置为执行第二训练操作，该第二训练操作涉及：由天线单元从第一设备接收一系列第二参考信号，并且将天线单元重新配置为实现第二参考信号在一系列不同输出方向上的反射中的波束成形。从而，使系统在物理空间中扫描第二参考信号，以搜索第二设备，该第二设备可以通过发送第三参考信号来对反射的第二参考信号做出响应，该第三参考信号可以被系统接收并反射至第一设备。从而，使第一设备获悉已经由系统建立了到第二设备的通信链路。通过第二训练操作，系统因此能够在工作上自动地定位并实现与第二设备有关的波束成形，从而使得第二设备能够经由系统与第一设备进行通信。
13.又一些目的以及特征、方面和技术效果将从以下详细描述、所附权利要求和附图中显现。
附图说明
14.现在将参考所附示意图更详细地描述实施方式。
15.图1是与大型智能表面(lis)交互的用户设备的立体图。
16.图2a是根据实施方式的用于无源反射的系统的部分截面侧视图，图2b是所述系统的俯视图，并且图2c至图2d例示了系统的与两个无线设备有关的训练和操作。
17.图3是训练和操作用于无源反射的系统的示例方法的流程图。
18.图4a至图4h例示了与两个无线设备有关的图3的示例方法的步骤。
19.图5是图4a至图4h中的与系统有关的通过两个无线设备进行的信令的示例序列图。
20.图6a是将静态无线设备与用于无源反射的系统配对的示例方法的流程图，并且图6b是在图6a的配对之后对该系统进行训练的示例方法的流程图。
21.图7是用于无源反射的系统中的示例天线单元的电路图。
22.图8a至图8b是用于天线单元的相位调整的示例结构的示意性电路图。
具体实施方式
23.现在将在下文中参考附图更全面地描述实施方式，其中示出了一些但不是全部的
实施方式。实际上，本公开的主题可以以许多不同形式体现并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式以使得本公开可以满足适用的法律要求。相同的附图标记始终指代相同的元件。
24.此外，将理解，在可能的情况下，本文描述和/或设想的实施方式中的任何实施方式的任何优点、特征、功能、设备和/或操作方面可以包括在本文描述和/或设想的其它实施方式中的任何实施方式中，和/或反之亦然。另外，在可能的情况下，除非另有明确说明，否则本文中以单数形式表达的任何术语意味着也包括复数形式，和/或反之亦然。如本文所使用的，“至少一个”应意味着“一个或更多个”，并且这些短语旨在是可互换的。因此，术语“一”和/或“一个”应意味着“至少一个”或“一个或更多个”，即使本文也使用了短语“一个或更多个”或“至少一个”。如本文所使用的，除非上下文因表达的语言或必要的暗示而另有要求，否则“包括”一词或诸如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”的变型以包含意义使用，即，指定存在所述特征，但不排除在各种实施方式中存在或添加另外的特征。如本文所使用的，“一组”条款旨在暗示提供一个或更多个条款。
25.此外，将理解，虽然用语第一、第二等在本文中可以用于描述各种元件，但这些元件不应受这些用语的限制。这些用语仅用于将一个元件与另一元件区分开来。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可以称为第二元件，并且类似地，第二元件可以称为第一元件。如本文所使用的，用语“和/或”包括相关联的所列条款中的一个或更多个条款的任何和所有组合。
26.如本文所使用的，“rf信号”是用于无线通信并且包括具有无线电频谱中(即，从30hz至300ghz的频率范围中)的频率的电磁波的任何电磁信号。
27.如本文所使用的，“无源反射”是指反射或重传传入rf信号而不对rf信号进行数字信号处理(例如，进行解码或信道估计)。优选地，“无源反射”还暗示在反射之前没有向传入rf信号添加能量(例如，通过放大)的反射。
28.如本文所使用的，“波束成形”以其普通含义使用并且指的是操作天线阵列以实现传入或传出(outgoing)rf信号的空间波束聚焦的技术。因此，波束成形可以“在接收中”进行，这意味着对用于传入rf信号的不同天线处接收到的模拟天线信号进行组合，以便针对特定输入方向实现相长干涉，并且最佳地将空间波束聚焦在传入rf信号的来源处。波束成形也可以“在反射中”进行，这意味着对与不同天线处的传入rf信号相对应的模拟天线信号进行调节，以便针对特定输出方向实现相长干涉，并且最佳地将空间波束聚焦在反射rf信号的预期接收方处。
29.如本文所使用的，“相位对齐”是指将两个或更多个模拟信号调整为彼此同相。此外，“相干地组合”是指通过相加来组合经相位对齐的模拟信号。
30.如本文所使用的，“天线”是指天线元件或一块表面，其被配置为收集传入rf信号波并将所述rf信号波转换为模拟信号(例如，振荡电流)。
31.实施方式涉及用于对多个天线单元进行操作以在通过rf信号进行通信的两个通信设备之间动态地实现和建立通信链路的技术。通信设备可以是固定的或可移动的，并且可以具有任何类型，包括但不限于移动电话、pda、膝上型电脑、基站、可穿戴计算机、无线传感器等。天线单元包括在系统中，该系统能够操作用于控制天线单元，以无源地反射传入rf信号。天线单元的数量很大。在非限制性示例中，天线单元的数量是100000或更多。天线单
元可以固定地布置，例如，跨一个或更多个支承结构分布。
32.实施方式适用于任何标准化或专有的基于无线电的通信技术，包括但不限于5g nr、4g lte、3g、wi-fi、wimax等。
33.图1示出了系统(lis)1的示例，该系统被部署成针对各种通信设备d1-d3(例如，如图所示，用户设备(ue))建立到一个或更多个目的地节点(未示出)(例如，其它用户设备或者一个或更多个基站(bs))的通信链路。从图1可以理解，lis 1定义了可以布置在例如建筑物(未示出)的墙壁上的大型表面结构。lis 1被用于利用波束成形将传入rf信号从d1-d3反射至相应目的地节点。由于lis 1的范围很大，所以lis 1将定义大孔径并收集来自d1-d3的辐射能量中的大部分辐射能量(如lis1上的相应圆形区域所示)，并关于目的地节点对其进行波束成形。这会导致实现大幅节能并因此实现绿色通信的显著的阵列增益和空间聚焦。例如，d1-d3的辐射功率可能很低，以至于d1-d3在没有lis 1的协助的情况下无法直接与相应目的地节点建立任何通信链路。
34.本文描述的实施方式假定lis 1的反射和波束成形是无源过程，即，不涉及lis 1对传入rf信号的缓冲或基带处理。优选地，lis 1应该仅在通信设备需要其协助建立通信链路时才被激活。该上下文中的一个挑战是使d1-d3能够远程地访问lis 1，该lis 1缺乏基带处理能力，而且可能被关闭。另一挑战是使lis 1在开启后实现与d1-d3有关的波束成形。又一挑战是使lis 1建立到目的地节点的通信链路。目的地节点不知道d1-d3，因此将不会自行采取任何行动。此外，由于lis 1缺乏基带处理能力，因此它不能遵循任何常规过程来对诸如bs的目的地节点进行初始访问。另外的挑战是使lis 1实现与目的地节点有关的波束成形。更进一步地，如果已建立的通信链路被中断(例如，由于波束故障)，则需要重新连接机制可用。
35.图2a是根据一些实施方式的用于rf信号的反射的系统的正侧视图(elevated side view)。该系统包括具有板状壳体的面板设备1，该板状壳体包括支承结构3。多个天线单元2固定至支承结构3并跨支承结构3分布(例如，以如图2b的俯视图所举例说明的二维形式)。天线单元2能够单独重新配置，以利用接收和反射两者中的波束成形共同地且无源地接收和反射传入rf信号。为了实现选定方向上的波束成形，天线单元2被配置为修改与传入rf信号相对应的模拟信号(“天线信号”)的特性。在以下描述中，假设所述特性是相位，并且天线单元2被配置为将受控相移(或等效地，时间延迟)赋予给天线信号。下面参考图7和图8a至图8b更详细地描述天线单元2的示例。
36.图2c至图2d示意性地例示了根据一些实施方式的系统的行为。d1表示想要与基站d2进行通信的ue，该基站在d1发送的rf信号的范围之外。在图2c的示例中，d1全向地发送被系统截获的rf信号。在图2d中，系统已被重新配置为通过将rf信号从d1无源地反射至d2来在d1与d2之间建立通信链路，并且反之亦然。
37.值得注意的是，该系统与现有的mimo、波束成形、解码和转发中继以及后向散射通信范式完全不同，后者涉及rf处理、解码、编码和重传。相反，面板设备1包括大量无源元件，所述无源元件对具有选定相位的入射rf信号进行反射，以实现选定方向上的并且优选地关于始发通信设备和目的地节点的波束成形。
38.在图2a的实施方式中，面板设备1还包括唤醒传感器2a。唤醒传感器2a被配置为检测更多专用唤醒信号中的一个唤醒信号的存在并用信号进行通知。唤醒传感器2a可以具有
不需要数字基带处理的任何配置。在一个实施方式中，唤醒传感器2a被配置为监听传入信号中的预定义波形并在检测到预定义波形时输出确认信号。波形的检测允许使用可以由同样简单的接收器检测的简单编码。唤醒传感器2a可以被配置为响应于任何类型的无线信号并且在任何波长范围内。在一个实施方式中，唤醒传感器2a响应于rf信号。如图所示，唤醒传感器2a可以集成在面板设备1中，或者是单独的部件。
39.面板设备1的整体操作由控制设备1a控制，该控制设备可以包括任何类型的处理设备4，诸如微处理器、微控制器、dsp、cpu等。处理设备4连接至唤醒传感器2a并连接至天线单元2。处理设备4还连接至控制单元1a中的存储器设备5。存储器设备5可以包括缓冲器、闪速存储器、硬盘驱动器、可移除介质、易失性存储器、非易失性存储器、随机存取存储器(ram)或另一合适的设备中的一者或更多者。处理设备4可以执行存储在存储器设备5中的指令，以控制面板设备1的操作。当由处理设备4执行时，所述指令可以使面板设备1执行本文描述的方法中的任何方法，或者其一部分。可以提供给控制设备1a的软件指令位于计算机可读介质上，例如，诸如磁介质、光盘、只读存储器、闪速存储器等的有形(非暂时性)产品或传播信号。
40.在下文，将参考图3至图5描述如图2a至图2d中所举例说明的系统的各种实施方式。图3是由这样的系统执行的示例方法的流程图，并且图4a至图4h例示了与图2c至图2d中的通信设备d1、d2和面板设备1的组合有关的方法的各个步骤。图5是举例说明了设备d1、d2与面板设备1之间的信令的图。
41.图3中的方法包括第一训练操作i、第二训练操作ii和反射操作iii。操作i、ii和iii由面板设备1执行。第一训练操作i允许ue(诸如，d1)激活面板设备1并使面板设备关于d1调整其天线单元。第二训练操作ii包括：第一部分iia，在第一部分iia中，对面板设备1进行操作，以在不同方向上扫描反射rf信号；以及第二部分iib，在第二部分iib中，来自目的地节点(诸如，d2)的响应信号导致面板设备1关于d2调整其天线单元。反射操作iii在d1与d2之间设立通信链路。
42.图4a至图4c举例说明了第一训练操作i。当d1想经由面板设备1与d2进行通信时，d1发送专用无线唤醒信号wus1，如图4a所示。唤醒信号wus1由面板设备1的唤醒传感器2a检测，该唤醒传感器将wus1的检测结果用信号通知给控制设备1a(步骤301)。从而使控制设备1a激活面板设备1，除非已经激活。当处于活动状态时，天线单元2可以用于调整影响rf信号的接收和无源反射的设置。如上所述，wus1可以包括将由唤醒传感器2a检测的特定波形。在物理空间中存在超过一个面板设备的实际场景中，可以设想预先定义(标准化)了多个(n个)不同唤醒信号，并且各个面板设备的唤醒传感器2a响应于唤醒信号中的一个唤醒信号。例如，可以配备在物理空间中彼此靠近的两个面板设备来检测不同唤醒信号。如果ue需要面板设备的协助，则该ue可以发送n个不同唤醒信号。在变型中，假设面板设备1是静态的并且在物理空间中具有已知位置，ue可以基于其与面板设备的已知位置有关的当前位置(例如，由ue中的gnss接收器给出)来确定要发送的唤醒信号。在一个实施方式中，wus1也可以编码或以其它方式指示使面板设备1调整天线单元2的操作的控制数据。在一个示例中，控制数据可以指定d1的带宽设置，并且控制设备1a可以使得相应天线单元2的可调谐滤波器被设置为使得只有在d1的带宽内的频率被天线单元2反射。在另一示例中，控制数据可以包括d2的标识符(参见下面的图6a至图6b)。
43.如图4b所示，在发送wus1之后，d1继续发送第一rf信号，该第一rf信号表示为“第一参考信号”并由rs1表示。面板设备1从d1接收rs1(步骤302)，并且天线单元2被重新配置为实现接收中的波束成形(以下表示为“传入波束成形”)(步骤303)。传入波束成形由图4c中的b1示意性地表示。本领域技术人员可以理解，图4c是简化的并且b1可以具有任何形状并且可以涉及反射信号分量。在一个实施方式中，步骤303包括：针对rs1，确定天线单元2的用于实现d1方向上的传入波束成形的第一个体设置(individual setting)is1。在下面参考图7和图8a至图8b举例说明的一些实施方式中，步骤303中的重新配置涉及修改或调谐相应天线单元2的相位，以便响应于rs1，对天线单元2接收到的模拟天线信号进行相位对齐。因此，is1可以包括相应天线单元的相位或时间延迟。在一个实施方式中，相应天线单元2包括自动调整相位以实现传入波束成形的本地控制设备。在变型中，天线单元2的相位由控制设备1a集中调整。
44.在完成第一训练操作i之后，面板设备1已确定了天线单元2的用于实现与d1有关的波束成形b1的is1。在一个实施方式中，第一训练操作i导致天线单元2配置有is1。另选地，控制设备1a可以将is1存储在存储器5中，以用于天线单元2的稍后取回和配置。
45.应当认识到，第一训练操作i提供了以下优点：使d1能够远程地访问和激活面板设备1，并且使如此激活的面板设备1自动重新配置，以实现与d1有关的传入波束成形。
46.在一个实施方式中，第一训练操作i还包括将天线单元2重新配置为利用d1方向上的波束成形(以下表示为“传出波束成形”)无源地反射rs1。这样的实施方式在图4d中例示，其中，传出波束成形由b2表示。如图所示，面板设备1从而有效地将rs1逆反射回d1。该实施方式固有地使面板设备1向d1发送回验证信号，d1在接收到rs1之后可以推断面板设备1确实处于唤醒状态并且已完成第一训练阶段i。
47.在完成第一训练操作i之后，可选地，在唤醒传感器2a接收到来自d1的第二信号wus2之后，面板设备1开始第二训练操作ii的第一部分iia。同时，例如在接收到验证信号(图4d)后或在发送wus1或rs1之后的预定义时间段后，d1开始发送一系列第二参考信号rs2，该一系列第二参考信号可以但不必与rs1区分开来。如图4e所示，面板设备1从d1接收rs2序列(步骤304)，优选地利用与d1有关的传入波束成形b1，如第一训练操作i所确定的，以便接收具有阵列增益的rs2。在接收rs2序列的同时，天线单元2被顺序地重新配置为利用不同输出方向上的波束成形b2反射或重定向传入rs2中的一个或更多个传入rs2(步骤305)。因此，步骤305实现扫描或波束扫掠，其可以跨越面板设备1前面的整个物理空间。完整扫描的输出方向的数量可以是预先定义的。在一个实施方式中，预定义的个体设置pis被应用于天线单元，以实现相应输出方向上的传出波束成形b2。pis可以存储在存储器中并且被控制设备1a(图2a)取回并提供给天线单元。如图4e所示，面板设备1因此可以按照步骤305工作来扫描物理空间中的rs2，以搜索由d2表示的目的地节点。步骤305的扫描可以继续，直到已与d2建立连接为止，或者直到达到超时为止。每当(例如，在rs2在当前输出方向上的反射之后的预定义时间段内)在当前输出方向上接收到响应信号时，扫描可以被中断。
48.第二训练操作ii假定目的地节点d2处于激活状态并且能够用于检测rs2。当d2中的接收器截获反射rs2时，d2可以发送第三参考信号rs3，如图4f所示。此时，面板设备1配置有d2近似方向上的传出波束成形b2。技术人员可以理解，传出波束成形也导致在面板设备1处利用波束成形接收rs3。rs3因此在面板设备1处接收并且与导致面板设备1停止步骤305
的波束扫掠的响应信号相对应。在一个实施方式中，rs2由d1生成，以向d2指示d1试图经由面板设备连接至d2。从而，d2可以根据rs2确定该rs2已被面板设备反射并且应该发送rs3。
49.在第二部分iib中，面板设备1从d2接收rs3(步骤306)。典型地，面板设备1已经被配置用于d1方向上的传入波束成形，例如，通过步骤303。技术人员可以理解，传入波束成形b1也导致面板设备1利用波束成形朝向d1反射rs3，如图4g所示。
50.在一个实施方式中，在接收到当前输出方向上的rs3后，步骤306使用当前输出方向的pis作为第二个体设置is2，来实现与d2有关的波束成形b2。在另选实施方式中，第二部分iib包括基于由d2发送的至少一个另外的rs3对天线单元2进行进一步重新配置的步骤307。步骤307涉及天线单元2的is2的微调，以优化与d2有关的波束成形b2。应当认识到，步骤305的扫描可能并且通常确实导致关于d2不是最佳的波束成形b2。步骤307在空间上移动波束成形b2，以更好地匹配d2关于面板设备1的实际位置。
51.在未示出的另选实施方式中，假定d2在第二训练操作ii的第一部分iia期间连续地或至少间歇地发送一系列参考信号，以供面板设备1检测。为简单起见，以下将d2发送的参考信号表示为rs3。在这样的另选实施方式中，可以省略步骤304，并且步骤305可以顺序地重新配置天线单元2，以实现不同输入方向上的传入波束成形。因此，步骤305实现扫描或波束扫掠，以截获由d2发送的rs3。可以通过将上述pis应用于天线单元来实现相应输入方向上的传入波束成形。通过类比图4e的描述，步骤305的扫描可以继续，直到从d2接收到至少一个rs3(可选地具有足够的幅度)为止，或者直到达到超时为止。在一些实施方式中，第一部分iia还包括：将天线单元2重新配置为利用传出波束成形无源地反射rs3。面板设备1从而有效地将rs3逆反射回d2，d2从而获悉面板设备1并且可以推断面板设备1执行第二训练操作ii并且被配置用于或将被配置用于关于d2的波束成形。可以注意到，第二训练操作ii的第二部分iib也可以基于rs3来执行，例如，如上文参考图4f至图4g所描述的。因此，步骤306可以与面板设备1在步骤305的扫描期间接收至少一个rs3相对应，而步骤307还可以基于d2发送的至少一个另外的rs3对天线单元2进行重新配置。
52.在步骤308，面板设备1通过将is1(在步骤303中确定)和is2(在步骤306或步骤307中确定)的组合应用于天线单元来对天线单元进行配置，以实现关于d1和d2的波束成形。在步骤308的一个实施方式中，控制设备1a可以从存储器取回is1、将is1与is2组合并将该组合应用于天线单元。在另选实施方式中，步骤308是第二训练操作ii的一部分，其可以被实现以固有地对天线单元进行配置，以实现关于d1和d2二者的波束成形。
53.如图4h所示，第二部分iib还可以包括：d1在接收到rs3后发送第四参考信号rs4。rs4被面板设备1接收并反射至d2，从而通知d2面板设备1已成功确定了用于在d1与d2之间建立通信链路的设置。可选地，d1还可以发送第三信号wus3，以供唤醒传感器2a接收。wus3可以被配置用于向面板设备1指示is1和is2的组合成功地在d1与d2之间建立了通信链路。
54.值得注意的是，一旦将is1和is2的组合应用于天线单元2，面板设备1就消耗很少或不消耗功率，因为它只是无源地反射传入rf信号。
55.第二训练操作ii的第一部分iia的一个优点是，它允许面板设备1与d2进行初始接触，尽管面板设备1是无源的并因此自身不能生成信号也不能将信号发送至d2。此外，通过第一部分iia，d2可以获悉d1想经由面板设备进行连接。此外，第一部分iia可以通过在rs2中包括这样的数据来允许d1经由面板设备1向d2传输数据。例如，rs2可以包括d1的标识符。
第二训练操作ii的第二部分iib具有使面板设备1实现与d2有关的波束成形(尽管d2对于面板设备1是未知的并且可能对于d1也是未知的)的优点。
56.在一个另外的实施方式中，重复执行第一训练操作和/或第二训练操作，以确保通信链路的质量。在一个示例中，当环境改变时(例如，如果移动面板设备1附近的反射物体)，波束成形可能会改变。在另一示例中，如果d1和/或d2正在移动，则可能需要更新天线单元2的设置，以确保足够的波束成形。这种重复训练所需的时间和功率相对较小，因为天线设置的所需调整可能非常小。
57.如果通信链路中断，则d1可以发送wus1，以根据图3重新开始训练操作i、ii。
58.当d1和d2完成通过通信链路的通信时，d1或d2可以发送第四信号wus4，以供唤醒传感器2a接收。wus4可以被配置为使面板设备1拆除通信链路。在一个实施方式中，wus4使控制设备1a将第三设置应用于天线单元2。第三设置可以被预定义，以有效地随机化天线单元2的反射或禁用天线单元反射传入rf信号的能力。这将防止面板设备1被无意地配置为利用传出波束成形反射传入rf信号，这可能潜在地干扰一范围内的通信设备的操作。
59.将参考图5进一步举例说明上述实施方式，图5例示了用于rf信号的无源反射的系统内的信令。所示示例被映射至图3中的步骤，并且还包括一些将在下面描述的附加步骤和变型。d1发送由唤醒传感器2a接收的wus1，并使面板设备1发起第一训练操作(步骤301)。在预定时间之后，d1开始发送由面板设备1接收的一系列rs1(步骤302)。所述一系列rs1可以以预定义的时间间隔发送。在步骤303a期间，面板设备1基于相应rs1逐渐调谐其天线单元2，以实现传入波束成形。当完成传入波束成形(步骤303)时，可以对面板设备1进行操作，以实现传出波束成形，从而将rs1逆反射至d1(步骤303b)。另选地，步骤303a可以逐渐调谐天线单元2，以实现与d1有关的传入波束成形和传出波束成形二者，这固有地导致rs1只要在波束成形足够时就逆反射至d1。在接收到逆反射的rs1后，d1停止发送rs1。d1然后可以发送由唤醒传感器2a接收的wus2(步骤304a)，并且使面板设备1发起第二训练操作。d1开始发送由面板设备1接收的一系列rs2(步骤304)。面板设备1利用传出波束成形反射rs2，同时间歇地改变传出波束成形的输出方向(步骤305)。在从一个输出方向进行至另一输出方向之前，面板设备1等待rs3。虽然未在图5中示出，但面板设备1可以在各个输出方向上反射多个rs2。在图5的示例中，第三输出方向导致rs2被d2接收。rs2使d2开始发送由面板设备1接收的一系列rs3(步骤306)。d2可能会重复发送rs3，直到它接收到rs4(如下)为止或者长达预定义时间段为止。d2可以被配置为在与d1用于发送rs2的时隙不交叠的时隙发送rs3。例如，连续的rs2之间可能存在已知时间间隙，并且d2可以在该时间间隙的一半处发送rs3。这将确保面板设备1能够对rs2和rs3进行操作。
60.在步骤307a期间，面板设备1基于相应rs3逐渐调整其天线单元2，以微调与d2有关的波束成形。当完成传入波束成形并且已确定天线单元的is2(步骤307)时，可以对面板设备1进行操作，以实现与d1有关的波束成形，从而将rs3反射至d1(步骤307b)。另选地，面板设备1也可能已经在步骤306将rs3反射至d1，然后继续按照步骤307a进行微调。在接收到rs3后，并且可选地在预定等待时间之后，d1可以发送wus3，该wus3被唤醒传感器2a接收并且使得面板设备1将is1和is2的组合应用于天线单元(步骤308)。d1然后发送rs4，面板设备1利用接收和反射二者中的波束成形将该rs4无源地反射至d2(步骤308b)。在接收到rs4之后，d2准备好经由面板设备1与d1进行通信，如步骤309所示。
61.前面的描述假设第一训练操作i和第二训练操作ii顺序地执行，以在d1与d2之间建立通信链路。然而，可以设想，第二训练操作被省略或在第一训练操作i之前很好地执行，例如，如果已知d2关于面板设备1是静止的。d2可以例如是静止的基站。由面板设备执行的步骤的示例实施方式在图6a至图6b中例示。图6a表示与d2有关的预备配对方法，并且图6b表示通过使用通过配对方法获得的天线设置在d1与d2之间建立通信链路的方法。图6a的配对方法开始于d2发送由面板设备1检测到(例如，通过唤醒传感器2a)的配对激活信号(步骤601)。配对激活信号使面板设备1准备配对操作。在发送配对激活信号之后，d2发送一个或更多个配对参考信号。面板设备1接收相应配对参考信号(步骤602)，并基于配对参考信号来确定天线单元2的is2，以实现d2方向上的传入波束成形(步骤603)。实现了配对方法与第一训练操作相对应。因此，步骤603可以与图3中的步骤303相对应，不同之处是，步骤603对配对参考信号进行操作并产生is2。然后将is2存储在存储器中(步骤604)。
62.现在转向图6b中的方法，d1发起第一训练操作i，并且面板设备1执行与图3中的方法相对应的步骤301至步骤303，在完成步骤303之后，面板设备1已确定用于实现与d1有关的波束成形的is1。然后，在步骤305’，面板设备1从存储器取回is2并将is1和is2的组合应用于天线单元2，从而将面板设备1配置用于利用接收和反射二者中的波束成形在d1与d2之间无源地反射rf信号。
63.步骤604可以涉及与d2的标识符相关联地存储is2，该标识符可以在配对激活信号中提供给面板设备1。因此，可以关于多个通信设备中的各个通信设备执行图6a中的配对方法，并且将用于相应通信设备的is2与相应通信设备的标识符相关联地存储在存储器中。相应地，d1可以在wus1中将d2的标识符提供给面板设备1(步骤301)，从而使面板设备1能够在步骤305’中从存储器5取回正确的is2。在另选方案中，可以省略图6a中的配对方法，并且可以将用于不同通信设备的is2的预定义码本存储在存储器5中。
64.图7示意性地描绘了天线单元2的示例。天线单元2包括天线6，该天线在导电路径上连接至rf反射元件7，该rf反射元件对天线6响应于传入rf信号而生成的天线信号asn进行反射。在所示示例中，rf反射元件7是接地平面。在另一示例中，rf反射元件7由传导路径的特征阻抗中的另一类型的不连续性(例如，开放端)定义。可调谐移相器8与天线6串联地设置在传导路径中。移相器8能够用于修改天线信号的相位，例如，通过修改其电容和/或电感或通过其它方式使天线信号时间延迟。在一个非限制性示例中，移相器8是变容二极管或电感器。天线单元2还包括本地控制设备20，其包括相位比较器21和相位控制器22。相位比较器21被布置为从传导路径中的耦合器或开关8a接收天线信号、从参考天线(未示出)接收参考信号ref并输出指示这些信号之间相位差的测量信号。耦合器/开关8a是布置在移相器8与rf反射元件7之间的无源元件。耦合器/开关8a可以是被配置为仅将在导电路径中沿一个方向(朝向或远离rf反射元件7)流动的功率转移至相位比较器21的定向元件。相位控制器22用于在自适应模式或静态模式下工作。在自适应模式下，相位控制器22调整移相器8，以实现来自相位比较器21的测量信号的目标值，其中，目标值与天线信号与参考信号的相位对齐相对应。在自适应模式下，本地控制设备20对由模拟电路定义的控制回路进行操作，以自动确定移相器8的导致相位对齐的设置。在静态模式下，相位控制器22将预定设置(参见is1、is2)应用于移相器8。相位控制器22可以从天线单元2中的本地存储器(未示出)取回预定设置，或者预定设置可以由处理器4从存储器5取回并提供给相位控制器22。相位控制
器22可以基于来自处理器4的控制信号c1在自适应模式与静态模式之间切换。可以理解，天线单元2可以在第一训练操作i和第二训练操作ii期间设置为自适应模式，并且在反射操作iii期间设置为静态模式。
65.参考天线6’可以是系统1中的专用天线。另选地，可以将系统1中的天线单元2中的一者的天线部署为参考天线，前提是在第一训练操作i和第二训练操作ii期间移相器设置为固定相位值(例如，零)。
66.在本公开的上下文中，控制设备1a和天线单元2中的本地控制设备20(如果存在)被认为共同定义了面板设备1的“控制系统”。
67.图8a是使不同天线的模拟信号自动相位对齐的电子电路的第一示意性实现示例。上部天线用作参考天线6’。模拟乘法器(混频器)9布置在各个天线单元中，以将参考天线6’的模拟参考信号ref与相应天线单元中的天线6的模拟天线信号as1、
…
、asn相乘。相位控制器22被布置为接收乘法器9的模拟输出信号并调整移相器8，以优化(例如，最大化或最小化)模拟输出信号或从其获得的模拟信号的幅度(例如，功率)。参考图7，模拟乘法器9与相位比较器21相对应或被包括在相位比较器21中。
68.图8b是天线单元的电子电路的第二示意性实现示例。相同的带通滤波器13(bpf)被布置为在定义的频带内发送模拟参考信号ref和相应模拟天线信号(图5b中的asn)。组合器14被布置为从带通滤波器13接收输入信号。在第一示例中，组合器14是模拟乘法器或混频器，并且低通滤波器15被布置为提取混频器14的输出信号中的dc分量。dc分量表示混频器14的输入信号之间的相位差。所示电路然后用于优化(例如，最大化或最小化)dc分量，并且采样和保持设备16被布置为保持经优化的dc分量。在第二示例中，组合器14是模拟加法器，并且加法器的输入信号中的一个被反相(相移180度)，使得加法器输出表示输入信号之间的差的模拟差分信号。功率检测器15被布置为测量差分信号的功率。功率表示加法器14的输入信号之间的相位差。所示电路然后用于最小化功率，并且采样和保持设备16被布置为保持经最小化的功率值。第二示例相对于第一示例的一个优点是第二示例使用组合器14的输入信号的全带宽。在第一示例中，经混合的dc分量被隔离，这导致没有混合至dc的功率分量的损失。
69.虽然已经结合目前被认为是最实用且优选的实施方式对本公开的主题进行了描述，但是应当理解，该主题不限于所公开的实施方式，相反，旨在涵盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。
70.此外，虽然在附图中以特定次序描绘了操作，但这不应理解为要求以所示的特定次序或以顺序次序执行这样的操作或者执行所有所示操作来获得期望结果。在某些情况下，并行处理可能是有利的。
71.在下文中，陈述了条款以总结在上文中公开的一些方面和实施方式。
72.条款1.一种用于反射rf信号的系统，所述系统包括：
73.多个天线单元(2)，所述多个天线单元(2)被配置为接收所述rf信号并无源地反射所述rf信号，其中，所述天线单元能够被重新配置为实现所述rf信号的分别在接收和反射中的波束成形，以及
74.控制系统(1a、20)，所述控制系统(1a、20)与相应天线单元(2)进行通信，所述控制系统(1a、20)被配置为：
75.检测唤醒信号(wus1)，并且
76.在检测到所述唤醒信号(wus1)之后，执行第一训练操作(i)，所述第一训练操作包括：
77.由所述天线单元(2)从第一设备(d1)接收第一参考信号(rs1)，以及
78.基于所述第一参考信号(rs1)对所述天线单元(2)进行重新配置，以实现所述第一设备(d1)的方向上的接收中的波束成形。
79.条款2.根据条款1所述的系统，其中，所述第一训练操作(i)还包括：将所述天线单元(2)重新配置为利用所述第一设备(d1)的方向上的波束成形无源地反射所述第一参考信号(rs1)。
80.条款3.根据条款1或2所述的系统，其中，所述第一训练操作(i)包括：针对所述第一参考信号(rs1)，确定所述天线单元(2)的用于实现所述第一设备(d1)的方向上的接收中的波束成形的第一个体设置。
81.条款4.根据条款3所述的系统，其中，所述第一个体设置被确定为响应于所述第一参考信号(rs1)，对由所述天线单元(2)接收的第一模拟天线信号进行相位对齐。
82.条款5.根据条款4所述的系统，其中，所述第一模拟天线信号是彼此相位对齐的，使得所述第一模拟天线信号中的第一个第一模拟天线信号与所述第一模拟天线信号中的第二个第一模拟天线信号是相位对齐的。
83.条款6.根据条款4或5所述的系统，其中，所述第一训练操作(i)包括：由所述天线单元(2)从所述第一设备(d1)接收一系列第一参考信号(rs1)，并且基于所述一系列第一参考信号(rs1)来调整所述天线单元(2)的个体设置，以确定所述第一个体设置。
84.条款7.根据前述条款中任一项所述的系统，其中，所述控制系统(1a、20)被配置为执行第二训练操作(ii)，所述第二训练操作(ii)包括：将所述天线单元(2)重新配置为实现一系列不同方向上的波束成形，并且在检测到来自第二设备(d2)的第三参考信号(rs3)后，将所述天线单元(2)配置为实现所述第二设备(d2)的方向上的波束成形。
85.条款8.根据条款7所述的系统，其中，所述第二训练操作(ii)包括：将预定义的个体设置应用于所述天线单元(2)，以实现所述不同方向中的相应方向上的所述波束成形。
86.条款9.根据条款7或8所述的系统，其中，所述第二训练操作(ii)包括：由所述天线单元(2)从所述第一设备(d1)接收一系列第二参考信号(rs2)；其中，所述天线单元(2)被重新配置为实现所述第二参考信号(rs2)在所述一系列不同方向上的反射中的波束成形。
87.条款10.根据条款9所述的系统，所述系统被配置为在所述第二训练操作(ii)期间，在所述第二参考信号(rs2)中的两个第二参考信号之间的时间段内接收所述第三参考信号(rs3)。
88.条款11.根据条款9或10所述的系统，其中，所述第二训练操作(ii)包括：利用所述天线单元(2)从所述第一设备(d1)接收所述第二参考信号(rs2)中的至少一个第二参考信号，所述天线单元(2)被重新配置为实现所述第一设备(d1)的方向上的接收中的波束成形。
89.条款12.根据条款7或8所述的系统，其中，在所述第二训练操作(ii)中，所述天线单元(2)被重新配置为实现所述一系列不同方向上的接收中的波束成形。
90.条款13.根据条款7至12中任一项所述的系统，其中，所述第二训练操作(ii)包括：针对所述第三参考信号(rs3)，确定所述天线单元(2)的用于实现所述第二设备(d2)的方向
上的波束成形的第二个体设置，其中，所述第二个体设置被确定为响应于所述第三参考信号(rs3)，对由所述天线单元(2)接收的模拟天线信号进行相位对齐。
91.条款14.根据条款13所述的系统，其中，所述第二训练操作(ii)包括：由所述天线单元(2)从所述第二设备(d2)接收一系列第三参考信号(rs3)，并基于所述一系列第三参考信号(rs3)来调整所述天线单元(2)的个体设置，以确定所述第二个体设置。
92.条款15.根据条款7至14中任一项所述的系统，其中，所述控制系统(1a、20)被配置为执行反射操作(iii)，所述反射操作包括：设置所述天线单元(2)，以实现所述第一设备(d1)的方向上和所述第二设备(d2)的方向上的波束成形，从而将所述系统配置为将传入rf信号从所述第一设备(d1)重定向至所述第二设备(d2)，以及将所述传入rf信号从所述第二设备(d2)重定向至所述第一设备(d1)。
93.条款16.根据条款1至6中任一项所述的系统，其中，所述控制系统(1a、20)能够操作用于：检测用于配对的激活信号；响应于所述激活信号，从第二设备(d2)接收一个或更多个配对参考信号；基于所述一个或更多个配对参考信号来确定所述天线单元(2)用于实现所述第二设备(d2)的方向上的接收中的波束成形的第二个体设置；并存储所述第二个体设置。
94.条款17.根据条款16所述的系统，其中，所述控制系统(1a、20)被配置为执行反射操作(iii)，所述反射操作(iii)包括：取回所述第二个体设置；设置所述天线单元(2)，以实现所述第一设备(d1)的方向上的波束成形；以及基于所述第二个体设置，设置所述天线单元(2)，以实现所述第二设备(d2)的方向上的波束成形，从而将所述系统配置为将传入rf信号从所述第一设备(d1)重定向至所述第二设备(d2)，以及将所述传入rf信号从所述第二设备(d2)重定向至所述第一设备(d1)。
95.条款18.根据前述条款中任一项所述的系统，分别在接收和反射中的所述波束成形是通过调整所述天线单元(2)的个体设置来实现的。
96.条款19.根据条款18所述的系统，其中，所述个体设置与施加在由相应天线单元(2)接收的模拟天线信号上的相位变化相对应。
97.条款20.根据前述条款中任一项所述的系统，所述系统还包括唤醒传感器(2a)，所述唤醒传感器(2a)与所述天线单元(2)分离并且被配置为检测所述唤醒信号(wus)。
98.条款21.一种用于反射rf信号的系统中的方法，所述系统包括多个天线单元(2)，所述多个天线单元(2)被配置为接收所述rf信号并无源地反射所述rf信号，其中，所述天线单元能够被重新配置为实现所述rf信号的分别在接收和反射中的波束成形，所述方法包括：
99.检测(301)唤醒信号(wus1)，
100.在检测到所述唤醒信号(wus1)之后，由所述天线单元(2)从第一设备(d1)接收(302)第一参考信号(rs1)，以及
101.将所述天线单元(2)重新配置(303)为实现所述第一设备(d1)的方向上的接收中的波束成形。
102.条款22.根据条款21所述的方法，所述方法还包括：将所述天线单元(2)重新配置(305)为实现一系列不同方向上的波束成形；以及，在检测到(306)来自第二设备(d2)的第三参考信号(rs3)后，将所述天线单元(2)配置(307)为实现所述第二设备(d2)的方向上的
波束成形。
103.条款23.根据条款22所述的方法，所述方法还包括：由所述天线单元(2)从所述第一设备(d1)接收(304)一系列第二参考信号(rs2)；其中，所述天线单元(2)被重新配置(305)为实现所述第二参考信号(rs2)在所述一系列不同方向上的反射中的波束成形。
104.条款24.根据条款22所述的方法，其中，所述天线单元(2)被重新配置为实现所述一系列不同方向上的接收中的波束成形。
105.条款25.根据条款22至24中任一项所述的方法，所述方法还包括：设置(308)所述天线单元(2)，以实现所述第一设备(d1)的方向上和所述第二设备(d2)的方向上的波束成形，从而将所述系统配置为将传入rf信号从所述第一设备(d1)重定向至所述第二设备(d2)，以及将所述传入rf信号从所述第二设备(d2)重定向至所述第一设备(d1)。
106.条款26.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质包括计算机指令，当由处理器(4)执行时，所述计算机指令使所述处理器(4)执行根据条款21至25中任一项所述的方法。