CN113809548A - 一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线通信领域，具体是一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法,其特征是：建立等效反射阵(4)，等效反射阵(4)由不同反射相位的反射单元(7)构成，不同反射相位的反射单元(7)分布具有圆对称特征。它以便解决天线波束过宽造成严重的相互干扰问题，实现多通道无线传输，实现电磁波良好的聚焦。

Description

一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法
技术领域
发明属于无线通信领域，具体是一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法。
技术背景
随着第5代通信系统的逐步铺开、IOT物联网设备的广泛应用、智能制造与智慧城市等新场景的提出、无人机等新型无线终端的兴起。数据中心作为承载通信网络的核心设施，其灵活的数据调度成为数据中心所必须的基础能力。为保证数据中心机柜间的灵活调度，数据中心的有线连接数在数据中心机柜数量增加时将成平方律增长。相比于有线调度昂贵的成本，通过每个机柜上方的无线节点实现灵活的业务调度是更具有竞争力的连通选择。然而，当大量机柜处于同一机房时，以无线节点之间直接构建视距传输链路，将由于天线波束过宽造成严重的相互干扰问题。此时通过配置具有电磁波聚焦能力的聚焦反射阵便可以有效缓解这一问题。具有单一通道的聚焦反射阵有严格的解析设计方法，而支持多通道无线传输的聚焦反射阵尚未报导。
发明内容
本发明的目的是提供一种支持多通道无线传输的聚焦反射阵的设计方法，以便解决天线波束过宽造成严重的相互干扰问题，实现多通道无线传输，实现电磁波良好的聚焦。
本发明的目的是这样实现的，一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法，其特征是：建立等效反射阵(4)，等效反射阵(4)由不同反射相位的反射单元(7)构成，不同反射相位的反射单元(7)分布具有圆对称特征。
建立等效反射阵(4)包括：首先获取真实环境特征参数，包括节点距反射阵中心的水平距离Ds和反射阵距离节点平面的高度Hs；然后建立与真实环境中真实反射阵1同等大小的等效反射阵(4)，建立两个等效虚拟节点(5)：第一等效虚拟节点(5-1)、第二等效虚拟节点(5-2)，第一等效虚拟节点(5-1)、第二等效虚拟节点(5-2)均位于等效反射阵(4)中心的垂直法线方向，其等效环境特征参数包括第一个等效虚拟节点(5-1)距离反射阵中心距离Dx1和第二个等效虚拟节点(5-2)距离反射阵中心距离Dx2；
其中，Dx1由真实环境参数Ds和Hs确定，具体的计算公式为：
Dx1 = (Ds^2+Hs^2)^0.5。
Dx2值的确定方式为：首先以Dx1 = Dx2 为Dx1的初始值，以Dx1，Dx2为基础设计虚拟环境下的聚焦反射阵；
然后，用等效反射阵(4)替换真实环境中的真实反射阵(1)，形成迭代验证环境，并以某一通道为测试对象，对等效反射阵(4)进行照射，观察所有节点所处平面，将虚拟环境中的等效反射阵(4)替代真实环境中的真实反射阵(1)进行验证，直到电磁波幅度最大点位于节点，此时Dx2值确定完成。
等效反射阵(4)放置在数据机柜(3)上，并位于同一水平面。
等效反射阵(4)构造成通信通道电磁波聚焦。
本发明的有益效果是：通过将实际的多通道无线传输环境进行等效转换，设计了支持多通道无线传输的聚焦反射阵，实现了多通道无线传输的电磁波良好的聚焦。
附图说明
图1是本发明所针对的场景示意图；
图2是本发明应用场景中关键参数示意图；
图3是本发明设计所使用的等效场景示意图；
图4是本发明设计所使用的迭代验证示意图；
图5是应用本发明所设计的成品聚焦反射阵示意图；
图中，1、真实反射阵；2、通信节点；3、数据机柜；4、等效反射阵；5、虚拟节点；6、电场最大点；7、不同反射相位反射阵单元。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2、图3、图4所示，一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法，其特征是：针对图1所示的场景，第一无线节点2-1和第四无线节点2-4，第二无线节点2-2和第三无线节点2-3之间需要建立具有电磁聚焦能力的通信链路，第一无线节点2-1和第四无线节点2-4，第二无线节点2-2和第三无线节点2-3安置在数据机柜3上，使第一无线节点2-1和第四无线节点2-4，第二无线节点2-2和第三无线节点2-3安置在数据机柜3位于同一水平面上，构建通信链路的节点连线相较于各通信节点连线的中点，真实反射阵1中心在水平方向上与无线节点连线的中点重合，真实反射阵1在高度上高于通信节点2（第一无线节点2-1和第四无线节点2-4，第二无线节点2-2和第三无线节点2-3）所构成的平面。
如图2所示，首先需要在获取图1中的真实环境特征参数，以第二无线节点2-2和第三无线节点2-3为例：包括节点距反射阵中心的水平距离Ds和反射阵距离节点平面的高度Hs。
本发明通过获取真实环境特征参数后构造如图3所示的等效环境，包括与真实环境中真实反射阵1同等大小的等效反射阵4，和两个等效虚拟节点5（第一等效虚拟节点5-1、第二等效虚拟节点5-2）。等效环境的环境特征为：第一等效虚拟节点5-1、第二等效虚拟节点5-2均位于等效反射阵4中心的垂直法线方向，其等效环境特征参数包括第一个等效虚拟节点5-1距离反射阵中心距离Dx1和第二个等效虚拟节点5-2距离反射阵中心距离Dx2。
其中，Dx1由真实环境参数Ds和Hs确定，具体的计算公式为：
Dx1 = (Ds^2+Hs^2)^0.5
Dx2值的确定较为复杂，其确定方式为：首先以Dx1 = Dx2 为Dx1的初始值，以Dx1，Dx2为基础设计虚拟环境下的聚焦反射阵，此时，反射阵设计为单通道聚焦设计，可用已有的设计方法进行设计。完成设计后，用等效反射阵4替换真实环境中的反射阵1，形成迭代验证环境，并以某一通道为测试对象，以第二无线节点2-2和第三无线节点2-3构成的通道为例,此时迭代验证环境示意图，如图4所示。设第二无线节点2-2为电磁波的发射源，对等效反射阵4进行照射，观察所有节点所处平面，第二无线节点2-2附近电磁波幅度大小。若第三无线节点2-3附近电磁波幅度最大点位于节点连线远端，如点6-1，则减小虚拟环境中的Dx2，并以新Dx2值重新设计等效反射阵，若节点2-3附近电磁波幅度最大点位于节点连线近端，如点6-2，则增大虚拟环境中的Dx2，并以新Dx2值重新设计等效反射阵。如此反复将虚拟环境中的等效反射阵4替代真实环境中的真实反射阵1进行验证，直到电磁波幅度最大点位于第三无线节点2-3时设计完成。此时Dx2值确定完成。
如图3所示，图3环境特征参数Dx1由发明内容中所述公式给定，并令Dx2与Dx1相同为初值设计等效反射阵4。将设计的等效反射阵替换掉图2环境中的反射阵1，并观察节点2-3附近的电场分布，发现电场最大点位于第二无线节点2-2和第三无线节点2-3连线的电场最大点6的远端点6-1，故减小Dx2的值重新设计等效反射阵4并带入图2环境验证，观察到电场最大点6位于第二无线节点2-2和第三无线节点2-3连线的电场最大点6中近端点6-2。故增大Dx2重新设计等效反射阵4并带入图2环境重新验证，观察到电场最大点位于第三无线节点2-3处，设计完成。此时Dx2为虚拟环境中的特征参数，此时的等效反射阵4即为最终设计的反射阵，如图5所示。其上的具有不同反射相位的反射单元7其分布呈现圆对称特征。这样的反射阵具有支持多通道无线传输的圆对称聚焦性能。
由于虚拟环境中，第一等效虚拟节点5-1、第二等效虚拟节点5-2位于等效反射阵4的中心法向，故且以此Dx2值所设计的等效反射阵4其上的结构具有圆对称特征，此时等效反射阵4即为本发明所述的支持多通道传输的圆对称聚焦反射阵。
其等效反射阵4示意图如图5所示，由不同反射相位的反射单元7构成，且其分布具有圆对称特征。
对于如图1所示的环境，第一无线节点2-1和第四无线节点2-4，第二无线节点2-2和第三无线节点2-3放置在数据机柜3上，并位于同一水平面。需设计真实反射阵1使其同时满足第一无线节点2-1和第四无线节点2-4，第二无线节点2-2和第三无线节点2-3所构造的通信通道电磁波聚焦功能。
以第二无线节点2-2和第三无线节点2-3所构造的通信通道为设计对象得到如图2所示简易环境，获取环境的特征参数Ds与Hs，并构造等效环境。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (5)

1.一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法，其特征是：建立等效反射阵(4)，等效反射阵(4)由不同反射相位的反射单元(7)构成，不同反射相位的反射单元(7)分布具有圆对称特征。
2.根据权利要求1所述的一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法，其特征是：建立等效反射阵(4)包括：首先获取真实环境特征参数，包括节点距反射阵中心的水平距离Ds和反射阵距离节点平面的高度Hs；然后建立与真实环境中真实反射阵1同等大小的等效反射阵(4)，建立两个等效虚拟节点(5)：第一等效虚拟节点(5-1)、第二等效虚拟节点(5-2)，第一等效虚拟节点(5-1)、第二等效虚拟节点(5-2)均位于等效反射阵(4)中心的垂直法线方向，其等效环境特征参数包括第一个等效虚拟节点(5-1)距离反射阵中心距离Dx1和第二个等效虚拟节点(5-2)距离反射阵中心距离Dx2；
其中，Dx1由真实环境参数Ds和Hs确定，具体的计算公式为：
Dx1 = (Ds^2+Hs^2)^0.5。
3.根据权利要求1所述的一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法，其特征是：Dx2值的确定方式为：首先以Dx1 = Dx2 为Dx1的初始值，以Dx1，Dx2为基础设计虚拟环境下的聚焦反射阵；
然后，用等效反射阵(4)替换真实环境中的真实反射阵(1)，形成迭代验证环境，并以某一通道为测试对象，对等效反射阵(4)进行照射，观察所有节点所处平面，将虚拟环境中的等效反射阵(4)替代真实环境中的真实反射阵(1)进行验证，直到电磁波幅度最大点位于节点，此时Dx2值确定完成。
4.根据权利要求1所述的一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法，其特征是：等效反射阵(4)放置在数据机柜(3)上，并位于同一水平面。
5.根据权利要求1所述的一种支持多通道无线传输的圆对称聚焦反射阵设计方法，其特征是：等效反射阵(4)构造成通信通道电磁波聚焦。
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