一种采用RIS增强的调制反射无线光通信系统及方法

本发明主要涉及下一代移动通信，具体涉及一种采用ris增强的调制反射无线光通信系统及方法。

背景技术：

1、无线光通信技术：无线光通信技术是通过将传输信息调制在光上，由固态光电照明设备(发光二极管)作为发射器，经自由空间无线传播，再利用光探测器进行接收，从而实现通信的一种技术。近年来，万物互联时代的到来使得不计其数的物理设备从世界各个角落连接到互联网上，网络通信数据量也呈爆炸型增长，为了满足无线通信数据容量日益增长的需求以及服务于物联网技术的快速发展，基于射频的无线通信技术正面临的严重频谱短缺问题，一种新型的绿色通信方式应运而生，这就是无线光通信技术，相较于传统无线通信技术它具有更丰富的频谱资源，更好的保密性，更低的成本等特点，具有十分广泛的应用场景。

2、后向调制反射器(mrr)技术：近年来，通信设备的重量和体积成为制约光通信技术广泛应用的难题之一，传统的无线光通信系统要求通信的两个终端都必须安装有光发射机和接收机，并且两个终端之间发生相对运动还必须装有复杂的跟瞄系统，这不但增加了通信设备的体积和重量，还增加了系统复杂度，但对于使用光学后向调制反射器技术的无线光通信系统在进行通信时，就可以免去其中一个终端的跟瞄系统，减轻了其中一个终端的体积和重量，增加了通信系统应用的灵活性，具有广泛的应用前景。

3、现有技术提出了一种猫眼后向调制反射器，如图7所示，猫眼后向调制反射器(mrr)将无源光学后向反射器与电光调制器耦合，从而仅需要链路的一端进行光的指向，采集，跟踪就可以使链路进行远程自由空间光通信。在使用时，传统的自由空间光通信终端、接收器，位于链路的一端，用连续波光束照亮链路另一端的mrr，mrr对询问光束施加调制并被动地将其回射回询问器从而完成通信，即mrr不能单独工作。通常mrr端的重量只有几公斤，功耗只有几瓦，而且通常尺寸很小，可以大大降低一端的部署重量以及功耗。猫眼后向调制反射器(mrr)反射的回复信息经由自由空间无线传输后会存在一定的发散以及衰减；并且，mrr通过平面镜反射形成反射光束，所以当mrr光学结构固定时，它的反射角度也就固定即仅能后向调制反射，不能动态改变反射方向，只能通过重新设计改变其内部光学结构才可以改变回复信息的反射方向。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种调制反射无线光通信系统及方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种采用ris增强的调制反射无线光通信系统，包括mr调制反射器、反射节点和多个主动节点，所述mr调制反射器部署在所述反射节点处；所述mr调制反射器包括ris主动反射式装置，所述ris主动反射式装置包括多个分区域部署的ris模组，所述主动节点与至少一个ris模组对应；

3、所述主动节点，用于将主动节点信息通过对应的ris模组发送至所述反射节点中；

4、所述反射节点，用于当确定所述主动节点信息属于待转发类型时，将所述主动节点信息分别通过对应的ris模组发送至指定的主动节点中，

5、当确定所述主动节点信息属于非待转发类型时，自身输入相应信息，作为反射节点信息，并通过对应的ris模组将所述反射节点信息发送至指定的主动节点，所述指定的主动节点为其余的一个或多个主动节点以及发送主动节点信息的主动节点。

6、本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种采用ris增强的调制反射无线光通信方法，所述系统包括mr调制反射器、反射节点和多个主动节点，所述mr调制反射器部署在所述反射节点处；所述mr调制反射器包括ris主动反射式装置，所述ris主动反射式装置包括多个分区域部署的ris模组，所述主动节点与至少一个ris模组对应；包括如下步骤：

7、s1、所述主动节点将主动节点信息通过对应的ris模组发送至所述反射节点中；

8、s2、所述反射节点当确定所述主动节点信息属于待转发类型时，将所述主动节点信息分别通过对应的ris模组发送至指定的主动节点中，

9、当确定所述主动节点信息属于非待转发类型时，作为反射节点信息，并通过对应的ris模组将所述反射节点信息发送至指定的主动节点，所述指定的主动节点为其余的一个或多个主动节点以及发送主动节点信息的主动节点。

10、本发明的有益效果是：分区域部署相互独立的ris主动反射式装置替代传统光mrr中的被动平面反射镜，可以解决不改变装置内部光学结构的条件下，传统光mrr无法灵活改变回复信号反射方向的问题，拓展了mrr光通信系统的应用场景，使通信系统覆盖范围更广；

11、不同的主动节点对应不同的ris模组，使反射节点既可以实现信号收发，又可以实现其他用户信号的转发，形成全双工无线光通信系统模型，解决了传统中继节点只能转发其他用户信息，而无法在转发信息时同频同时同码传递自身信息的问题。

技术特征：

1.一种采用ris增强的调制反射无线光通信系统，其特征在于，包括mr调制反射器、反射节点和多个主动节点，所述mr调制反射器部署在所述反射节点处；所述mr调制反射器包括ris主动反射式装置，所述ris主动反射式装置包括分区域部署的多个ris模组，所述主动节点与至少一个ris模组对应；

2.根据权利要求1所述的采用ris增强的调制反射无线光通信系统，其特征在于，所述mr调制反射器还包括透镜和调制器件；所述透镜位于所述调制器件的前端，所述ris主动反射式装置位于所述调制器件的后端；所述主动节点包括主动节点发射模组、主动节点环形器、光学天线和主动节点接收模组；所述反射节点包括反射节点环形器和反射节点接收模组；

3.根据权利要求2所述的采用ris增强的调制反射无线光通信系统，其特征在于，所述反射节点接收模组，还用于当确定所述主动节点信息属于待转发类型时，将所述主动节点信息进行处理，得到主动节点光信号，将所述主动节点光信号输入至所述反射节点环形器中；

4.根据权利要求2所述的采用ris增强的调制反射无线光通信系统，其特征在于，所述反射节点还包括反射节点发射模组；

5.根据权利要求1所述的采用ris增强的调制反射无线光通信系统，其特征在于，所述主动节点还包括跟踪瞄准装置；所述mr调制反射器还包括强度检测部件和调整装置；所述强度检测部件与所述调制器件电连接；

6.一种采用ris增强的调制反射无线光通信方法，应用于1至5任一项所述的调制反射无线光通信系统，所述系统包括mr调制反射器、反射节点和多个主动节点，所述mr调制反射器部署在所述反射节点处；所述mr调制反射器包括ris主动反射式装置，所述ris主动反射式装置包括多个分区域部署的ris模组，所述主动节点与至少一个ris模组对应；其特征在于，包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的采用ris增强的调制反射无线光通信方法，所述主动节点还包括跟踪瞄准装置；所述mr调制反射器还包括强度检测部件和调整装置；所述强度检测部件与所述调制器件电连接；还包括步骤：

技术总结
本发明提供一种采用RIS增强的调制反射无线光通信系统及方法，MR调制反射器部署在反射节点处，其包括多个分区域部署相互独立的RIS模组，主动节点与至少一个RIS模组对应。主动节点将信息发送至反射节点后，反射节点判断主动节点信息是否属于待转发类型，当主动节点发送信息是待转发类型时，反射节点就会将此待转发信息通过对应的RI S模组发送至指定的主动节点，当反射节点判断主动节点发送信息属于非待转发类型时，反射节点自身就会输入相应信息，并通过对应的RI S模组发送至指定的主动节点。本发明拓展了MRR光通信系统的应用场景，使通信系统覆盖范围更广，解决了传统中继节点只能转发其他用户信息，而无法在转发信息时同频同时同码传递自身信息的问题。

技术研发人员：路璐,刘梦达,刘起凯,申鹏飞,贾艳梅
受保护的技术使用者：中国科学院空间应用工程与技术中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15