CN113852979B - 一种通信信号重构方法、系统、通信信号重构装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种通信信号重构方法，该方法如下：对移动终端和基站之间的通信质量进行监测，如果通信质量不符合预设条件，对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能重构区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2。上述方法可实现基站区域内无线通信信道的重构和分配，优化移动终端的覆盖效能，提升该区域内的总通信容量，并有效降低移动通信，尤其是5G/6G通信覆盖与接入的成本。

Description

一种通信信号重构方法、系统、通信信号重构装置

技术领域

本发明属于新型人工电磁材料技术领域，特别涉及一种通信信号重构方法、系统、通信信号重构装置。

背景技术

新型人工电磁材料，亦称电磁超材料（Metamaterials），是将具有特定几何形状的宏观基本单元周期/非周期性地排列，或者植入到基体材料体内或表面所构成的一种人工材料。电磁超材料和传统意义材料的区别在于用宏观尺寸单元代替了原来微观尺寸单元（原子或分子）。尽管二者的单元尺寸相差很大，但是它们对外加电磁波的响应都是通过基本单元谐振系统与外加电磁场的相互作用来体现的。电磁超材料从媒质的角度定义了电磁波的行为，为微波器件的设计提供了新的思路和方法。不同于传统超材料，编码超材料将传统超材料结构数字化，实现了对超材料的数字化编辑，为超材料的设计提供了一个新的维度。因此，编码超材料构成的阵列表面也称为智能超表面或者信息超表面。

智能表面作为超表面的一个重要分支，在现代无线通信系统中起到越来越重要的作用，特别为多用户MIMO通信、无线信道分配与优化等5G/6G通信系统中的关键性问题提供了具有希望的解决方案，因此也成为近年来现代无线通信研究的热点方向之一。智能超表面在移动通信领域具有重要应用，其基本原理是通过数字编程的方式控制超材料的电磁特性，改变普通墙面对空间电磁波的漫反射，实现对空间电磁波的智能调控与波束赋形，并且具有低功耗、低成本等特点，有望成为未来移动通信网络的重要基础设施。

如图1所示，智能表面1，即信息超构表面，由N×M个信息电磁超构单元11周期性排列而成，N≥1且M≥1，通常对于信息电磁超构单元11在基本电磁结构或者电路上会加载元器件，如PIN二极管、变容二极管、FET管、MEMS器件等，由此构成电流或者电压可调控的电磁结构或者电路，即形成电磁感应结构。智能表面1可集成有逻辑控制芯片，如FPGA、CPLD、DSP等数字芯片，或者ARM、RISC-Ⅴ及单片机芯片等，对加载在单元11结构上的元器件进行数字或者模拟控制，通过调节智能表面1的单元11上调控元器件的电流或电压值，可以实现对智能表面1的每个单元11的散射电磁场响应的幅度、相位、极化等的调控，进而实现智能表面1的散射电场或电波在空间上的新分布，以构造散射电场

，有：

(1)

其中，θ和φ分别对应球坐标系下的两个方位角度，

为智能表面单元11散射电场方向图，

为第(m，n)个智能表面单元11的编码对应的散射幅度值，k为对应响应频率的波数，d为智能表面单元11的周期间隔，

为第(m，n)个智能表面单元11的编码对应的散射相位值，即对于1-比特的码元，有“0”码元表征0离散相位值、“1”码元表征π离散相位值，对于2-比特的码元，有“00”、“01”、“10”、“11”码元，分别表征0、π/2、π、3π/2离散相位值，以此类推。智能超构表面或者信息超表面，区别于一般材料表面的重要特征就是，电磁波入射到智能超构表面后，可以突破斯涅尔定律的限制，形成反射或者折射方向，可人为控制的波束，甚至波形。

面对目前日益复杂的无线通信环境以及不断提升的通信速率需求，仅通过大量布置基站或者小/微基站等难以满足目前以及未来高速通信需求。有效降低电磁通信环境下能量智能分配效率以及硬件布置成本已经成为一个亟待解决的关键性问题。

无线信道环境日益复杂，传统无线信道受限于斯涅尔定律，其无线电波的反射和折射不可控、也无法进行重构，但是，通过可重构智能表面（RIS，ReconfigurableIntelligent Surface）改善无线信道环境，通过形成异常的电波反射或者折射，为无线通信系统的功能创新和性能优化开辟了一条广阔的道路。尤其是通过控制超表面的电磁特性可实现电磁波的波束赋形、极化、频率、相位的调制，无需复杂的编译码和射频处理即可实现对入射电磁波的定向反射或透射，进一步实现可控制的无线电波的反射、折射和散射。同时，也可用于抵消多径衰落的破坏性，克服自然环境中无线传播的负面影响。可重构智能表面可以智能控制传播环境，在三维空间中实现信号的增强或消除，控制能量的传输，减小干扰并增大有用信号强度，实现可靠传输，获得更大的传输容量。

一般对通信质量而言，最主要的评价指标是网络速率、通信容量、时延、丢失等。可重构智能表面构造了智能可编程的无线环境，对无线通信、无线充电、遥感等进行优化，使物理环境向智能和交互式变化。可重构智能表面作为一种智能的电磁调控表面，构成了传播环境调控系统，也是当前研究的热点方向，例如，CN110336575A中提出的“一种应用于小区基站无线通信的信息超表面智能处理系统”、CN111010219B中提出的“可重构智能表面辅助的多用户MIMO上行链路传输方法”、CN111416646B中提出的“传播环境可调控方法、装置、电子设备和计算机存储介质”、以及CN112038777A中提出的“一种透明超表面构成的电磁空间调控系统及其应用”等，可以对空间电磁波进行二次调控，解决无线通信中多径衰落和路径损耗问题，改善通信质量，优化信道性能，实现智能无线通信环境的重构。但是，上述方案只是单纯的进行波束的优化和调控，仅实现单用户/多用户的区域性覆盖，功能较为单一，并没有针对整个通信小区内的信道进行重新分配和功能性重组，尤其是对于多用户的同时改善不是很有效。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种通信信号重构方法，通过构建具有大规模反射口径的可重构智能表面，可实现在不同用户与基站不同位置通信的情况下，实时智能地调配区域内通信环境中的能量分布，控制信道的传输，提升通信高峰时段和路段中的用户通信质量，并有效降低移动通信、尤其是5G/6G通信覆盖与接入的成本。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种通信信号重构方法，该方法如下：

对移动终端和基站之间的通信质量进行监测，如果通信质量不符合预设条件，对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2。

所述对移动终端和基站之间的通信质量进行监测，该通信质量是从移动终端和基站之间的通信信息获取的，通信信息包括：接收信噪比、通信速率、丢包率、误码率、以及网络延时或者时延抖动中的一种或多种；通信质量不符合预设条件可以为信噪比低于预设值、通信速率低于预设值、丢包率和误码率高于预设值、网络延时或者时延抖动大于预设值等等。

实际中，可以是基站获取移动终端与基站之间的通信信息，从通信信息中获取接收信噪比、通信速率、丢包率、误码率、以及网络延时或者时延抖动中的一种或多种，并判断通信质量不符合预设条件，将判断结果之间发送给策略控制中心，这样就实现了对移动终端和基站之间的通信质量进行监测；也可以是基站将移动终端与站之间的通信信息发送给策略控制中心，策略控制中心从通信信息中获取接收信噪比、通信速率、丢包率、误码率、以及网络延时或者时延抖动中的一种或多种，并判断通信质量不符合预设条件。

当然，也可以是移动终端与策略控制中心直接通信，移动终端从通信信息中获取接收信噪比、通信速率、丢包率、误码率、以及网络延时或者时延抖动中的一种或多种，并判断通信质量不符合预设条件，将判断结果之间发送给策略控制中心，这样就实现了对移动终端和基站之间的通信质量进行监测。在移动终端和策略控制中心直接通信时，移动终端将移动终端与基站之间的通信信息发送给策略控制中心，策略控制中心从通信信息中获取接收信噪比、通信速率、丢包率、误码率、以及网络延时或者时延抖动中的一种或多种，并判断通信质量不符合预设条件。

优选的，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上的方法如下：

如果移动终端业务为第一类型业务，通过划分的功能区域对基站发射的波束覆盖方向重构，将基站发射波束重构为广域波束以覆盖移动终端；

如果移动终端业务为第二类型业务，通过划分的功能区域将基站发射波束重构为定向波束发射到移动终端上；

所述第二类型业务优先级高于第一类型业务。

优选的，所述划分的功能区域的方法为：从所述可重构智能表面选择一个或多个连续的子阵作为划分的功能区域。

优选的，所述划分的功能区域在移动终端和基站之间的业务结束后收回，待下一次重新划分。

本发明的另外一个实施例中提供一种通信信号重构系统，该系统包括基站、移动终端、策略控制中心、可重构智能表面；策略控制中心对移动终端和基站之间的通信质量进行监测，如果通信质量不符合预设条件，策略控制中心对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能重构区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2。

本发明的另外一个实施例中提供一种通信信号重构装置，该装置包括如下模块：

通信质量检测模块，对移动终端和基站之间的通信质量进行监测；

通信信号重构模块，如果通信质量不符合预设条件，对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能重构区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2。

优选的，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能重构区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上的方法如下：

如果移动终端业务为第一类型业务，通过划分的功能区域对基站发射的波束覆盖方向重构，将基站发射波束重构为广域波束以覆盖移动终端；

如果移动终端业务为第二类型业务，通过划分的功能区域将基站发射波束重构为定向波束发射到移动终端上；

所述第二类型业务优先级高于第一类型业务。

优选的，所述划分的功能区域的方法为：从所述可重构智能表面选择一个或多个连续的子阵作为划分的功能区域。

优选的，该装置还包括回收模块，所述回收模块将所述划分的功能区域在业务结束后收回，待下一次重新分配。

本发明的另外一个实施例中提供一种通信设备，该通信设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现任一项所述的一种通信信号重构方法的步骤。

本发明的另外一个实施例中提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质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任一项所述的一种通信信号重构方法的步骤。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

（1）本发明方法与传统增加小/微基站等其他方式的核心区别在于：使用非常低成本实现电磁空间中连续孔径的信号的收发；较低的热噪声：通常不需要放大器、下变频等对接收信号进行处理，热噪声低；具备软件自定义性和简易性，具有可编程固有的物理特性；独特的低延时，智能表面本身的响应时间是纳秒级，同时被动式直接处理无线信号，无需上下变频和转发等过程。

（2）本发明区别于传统的通信用户能量信号覆盖方法，利用可重构的智能反射表面对散射能量实时调控并重新分配，通过算法侧驱动并定义硬件效能，更好的适应不同时段或者不同场景的分配需求，有效降低了通信信号的覆盖成本。即本发明通过一套硬件系统架构，可自适应地解决非视距传输、增加传输自由度、减小覆盖空洞和电磁污染、实现超大规模终端接入等不同的问题或需求。

（3）本发明通过控制智能表面，在实现散射能量高速重分配的同时，可以根据多个用户的实时反馈信息，可快速推断出特定散射区域内的全部用户的相对位置信息。

（4）本发明的连续表面任意点均可重构电磁波，可构成任意形状表面，支持更高的空间分辨率，可密集部署，可扩展；同时通过轻量化设计，可使其安装、拆卸容易。

附图说明

图1是现有智能表面的一种典型实施例；

图2是可重构智能表面系统及其应用的网络架构的典型实施例；

图3-图6是可重构智能表面的一种典型实施例；

其中：

图3 为由可重构智能子阵构成可重构智能表面的基本架构；

图4为可重构智能子阵构成的链式网络架构；

图5为可重构智能子阵构成的星形网络架构；

图6为可重构智能子阵构成的混合式网络架构；

图7-图8是可重构智能表面的区域功能定义的典型实施例；

其中：

图7为覆盖模式的典型实施例；

图8为跟踪模式的典型实施例；

图9-图10是可重构智能表面的区域划分的典型实施例；

其中：

图9为不同时间的对同一区域划分典型实施例；

图10为不同空间分配的区域划分典型实施例；

图11-12是可重构智能表面系统及其网络架构进行功能重构的切换流程的典型示例；

其中：

图11为针对普通用户的信道重构优化流程；

图12为针对重要用户的信道重构优化流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

图2、图3-图6是一种可重构智能表面系统及其应用的网络架构的典型实施例，该场景为基于可重构智能表面系统实现人工调控信道的网络架构。其中，可重构智能表面11、12与策略控制中心2之间通过光纤相互连接，构成了一个无线信道的调控装置；同时，策略控制中心2通过光纤与基站3连接，并协同进行工作，在该基站小区内实现对移动终端4的无线覆盖与接入。策略控制中心2从基站3或者核心网获取移动终端4的信道信息，按照已约定的策略来控制可重构智能表面11和12通过调控反射/散射波束的波形和覆盖方向来重构无线信道，使从基站3发射的波束可以更好的或者更集中地照射到移动终端4，从而提升覆盖区域移动终端4使用体验，即提升通信容量和网络速率、减小时延。这里的无线信道包括直射路径信道52和反射路径信道53，其物理体现就是无线电波束。基站3通过光纤与可重构智能超表面系统的策略控制中心2实现互连，在基站3的无线电覆盖区内，通过移动通信交换中心与移动终端4进行信息传递，且可提供移动终端4的信道质量信息给策略控制中心2。

实施例中策略控制中心2与基站3、可重构智能表面11、12是不仅可以通过光纤进行互连的，不失一般性地，可以通过常见的无线或者有线的进行互连，比如，以太网、点对点微波、卫星通信，甚至Wifi、ZigBee、蓝牙等方式。同时，策略控制中心2具有边缘运算或者边缘计算的能力，可以对分布式的可重构智能表面11或者12构成的边缘节点进行数据处理和调控，使得网络响应移动终端4，即移动用户请求的时延大大减小，以进行链路或者信道的重构。同时，策略控制中心2也可以与可重构智能表面11集成在一起，成为更紧密的结构。

可重构智能表面11或者12由多个可重构智能子阵111排列而成，且可重构智能子阵111由N×M个信息电磁超构单元11周期性排列而成，N≥2且M≥2，通过由子阵111再构成可重构智能表面11的方式，使可重构智能子阵111成为电磁调控的基本组，通过组而不是单元的方式进行扩展，使可重构智能表面11或者12比传统的智能表面或者信息超构表面具有更灵活的调控和分配能力。

对于一个可重构智能表面11，其子阵构成的网络架构可以如图4所示，构成全部级联的网络，即可重构智能子阵111、可重构智能子阵112、可重构智能子阵113、…、可重构智能子阵1MN等相邻的子阵相互级联形成链式网络；或者如图5所示，以可重构智能子阵111为中心节点，而可重构智能子阵112、可重构智能子阵113、……、可重构智能子阵1MN等全部连接到可重构智能子阵111上，形成星形网络；再或者如图6所示，形成混合式的网络架构，即以可重构智能子阵111为中心节点、可重构智能子阵112和可重构智能子阵122连接到可重构智能子阵111上形成星形网，而可重构智能子阵112、可重构智能子阵113、……、可重构智能子阵11N和可重构智能子阵122、可重构智能子阵123、……、可重构智能子阵1MN等分别相邻的级联以进一步构成链式网络。

可重构智能表面11或者12重要特征在于，可根据应用策略进行智能表面的划分区域，并通过分区域来定义不同的功能模式，因为可重构智能表面11或者12的基本组成不再是单元，而是子阵，从而具备更强的赋形和重构能力。对于移动终端4的通信体验的提升，本质上就是使基站3发射的波束，无论是通过直射径还是反射径，更好地集中到移动终端4上，从而实现覆盖的优化；而通过可重构智能表面11或者12将反射的波束进行赋形和重构就是实现上述目的的优化。

下面结合图7-8来进一步说明通过对可重构智能表面11不同区域的功能定义，产生不同的功能模式，比如，对可重构智能表面11的左下角3×2个子阵组成的功能区域定义为101，右上角2×2个子阵组成的功能区域定义为102，每个区域都可以具有以下的两种功能。

(1)覆盖模式，实现小区内移动终端广域覆盖，如图7所示，功能区域101将基站3的直射信号形成反射/散射，由于可重构智能表面11具有对电磁响应的调控和赋形能力，对功能区域101内的子阵及其所属单元进行编码分布的设计，可以形成90°或者60°波束角域覆盖的扇形波束411，同时该反射波束指向需重点覆盖的方向，形成小区内的一个方向的一定角域范围（如90°或者60°范围）的广域覆盖。同样的，功能区域102可以形成另一个覆盖方向的扇形波束412，形成小区内的另一个方向的一定角域范围广域覆盖。通过重构广域覆盖的范围，提升该扇形波束411或者412所包含的多个移动终端的信号功率，从而优化通信的通信容量或者网络速率。

(2)跟踪模式，根据移动终端4位置，将区域能量集中到移动终端4，并将智能超表面反射的波束实时地指向该移动终端4形成实时跟踪，如图8所示，功能区域101或者102将基站3的直射信号形成反射/散射，通过编码的设计，可以形成定向性波束431或者432，分别对准某个移动终端4，该定向性波束的增益或者等效辐射功率比上述覆盖模式的扇形波束要高2倍以上，且照射范围更集中，实现定点覆盖，并可进一步实现移动用户的跟踪覆盖。通过定点的跟踪覆盖，移动终端即移动用户可以实时的获得较普通广域覆盖2倍以上的信号功率，从而大幅提升网络速率或者通信容量。

上述的至少两种模式，可以是在可重构智能表面11上同一划分区域501内在不同时间定义为时分功能模式切换与重构，如图9所示；也可以是在可重构智能表面11上划分不同的区域，各个区域独立地定义为不同的空分功能模式，如图10所示，例如，一个划分区域502定义对覆盖区域的小区边缘方向进行广域覆盖，再如，两个相邻划分区域协同进行工作：一个划分区域503定义对某个重点移动终端进行实时广域覆盖，另一个划分区域504定义对该重点移动终端进行实时的定向跟踪覆盖。

在对可重构智能表面11进行划分区域时，优先对于没进行功能划分的连续相邻的子阵进行功能模式的划分，且首先保证跟踪模式的区域设置，其次是覆盖模式的区域设置，甚至可以根据小区内移动终端数量的变化，对整个可重构智能表面11的所有区域划分进行重构。覆盖模式的区域一般地设置在可重构智能表面11上纵向连续的两个边缘区域；而跟踪模式区域一般地设置在可重构智能表面11的中间区域，并且，不同区域通常可以进行时分复用。上述区域选择只是作为举例，可以根据实际需要选择连续的子阵作为不同的功能区域使用，而且，同一个区域可以具有跟踪、覆盖的功能，也可以选择不同的区域实现上述两种功能，区域划分选择是以子阵为单位选择连续的子阵作为功能区域的。

通过上述分区域进行功能重构的方式，可重构智能表面系统通过策略控制中心2得到覆盖区域内移动终端4的通信信息的反馈，将反射/散射波束进行自适应地调制，重构从基站3发射的直射波束，可实现区域内无线通信信道的重构和分配，以提升该区域内的总通信容量。这里的用户通信质量，一般地可以通过QoS（Quality of Service，服务质量）来表征，主要和移动网络的可用性、吞吐量、时延、时延变化(包括抖动和漂移)和丢失等有关联，本质上还是和区域内基站信号对移动终端的波束覆盖是否充分有直接关系，而通过对基站发射的波束进行重构和分配，从而形成无线通信信道的重构和分配。

进一步需要说明的是，分配的超表面区域资源可以在相应业务结束后可执行收回，并做重新分配；重新分配时，划分超表面区域资源不限于原来的区域模式和业务类型。

通过一个或者多个可重构智能表面，如可重构智能表面11和可重构智能表面12（或者更多的可重构智能表面）构成分布式的调控系统，在区域内实现了更多的反射/散射波束，且同时具备广域覆盖和定向重点覆盖，从而使无线通信信道的重构和分配，在空间上和时间上更充分的，更有效地实现对一个或者多个移动终端的信号覆盖，以提升该区域内的总通信容量。

下面结合图11-12说明两种根据不同用户等级实施信道重构的典型示例。

在可重构智能表面系统及其网络架构典型应用的场景，基站和可重构智能表面系统共同构成的无线信道环境均对移动终端进行广域覆盖，前者是直射信道，而后者是反射信道，如图11所示。

步骤601：移动用户的终端上报通信信息给基站，如基站编号、接收信噪比、业务类型、网速及网络延时等。

步骤602：基站接收到移动终端上报的通信信息，发布给策略控制中心；

步骤603：策略控制中心根据移动终端上报的通信信息，进行判断，是否要提升覆盖质量。

上述步骤只是作为举例，也可以是基站接收到移动终端发送的信息后，根据收信噪比、网速及网络延时判断是否需要提升覆盖质量，此时判断方是在基站，基站将判断的结果发送给策略控制中心，策略控制中心根据接收到的判断结果执行后续操作。并且，上述发送信息给策略控制中心时，可以将与基站和移动终端相关的所有信息都发送给策略控制中心，比如基站的编号、基站的类型，基站的覆盖范围、终端的各种属性信息。

步骤604：对于需要进行覆盖优化的情况，首先策略控制中心获取对移动终端的位置，对移动终端进行定位,确定移动终端的位置。

步骤605：策略控制中心将移动终端位置信息上报给基站。

步骤606：基站侧确认移动终端用户的位置是否属于基站正常覆盖的区域，并判断其用户等级以及业务类型。若移动终端用户的位置不属于该基站正常覆盖的区域，则将不执行任何重构和分配策略。

步骤607：当确认了移动终端用户的位置属于基站正常覆盖的区域后，基站将移动终端用户等级以及业务类型等信息反馈给策略控制中心。

当然，上述描述的是移动终端处于基站正常覆盖区域范围的情形，当移动终端不处于基站正常覆盖区域范围内，比如距离基站正常覆盖区域范围边缘在一定预设距离范围内也可以。

其中，步骤605-607中，策略控制中心将移动终端位置信息上报给基站，基站判断移动终端是否位于其覆盖范围之内。当然，也可以是策略控制中心确定移动终端位置后直接判断移动终端是否处于基站的覆盖范围之内，因为如前所述，基站的覆盖范围的数据已经在发送信息时一起发送给了策略控制中心。

而且，步骤607是确认了移动终端用户的位置属于基站正常覆盖的区域后，基站将移动终端用户等级以及业务类型等信息反馈给策略控制中心，也可以是在步骤602中，基站接收到移动终端上报的通信信息，发布给策略控制中心时一起将移动终端用户等级以及业务类型等信息反馈给策略控制中心。图11中的方法只是作为本发明技术方案的一种示例，并不是限定本发明技术方案的唯一方法。

步骤608：策略控制中心判断重构策略，如果是普通用户或者实时性不强的第一类型业务，比如短信息、网页浏览、非大流量app数据等，策略控制中心划分可重构智能表面的部分区域，重构广域覆盖的波束方向，将基站的直射波束反射并将波束覆盖方向及波束范围进行重构，使通过可重构智能表面反射至移动终端的广域波束对移动终端的覆盖更充分，从而提升移动终端的通信质量。

亦或在步骤607，基站反馈给可重构智能表面系统的用户等级为重点用户，或者业务类型为高实时性的第二类型业务，如实时视频会议、大流量app数据等，如图12所示，则转到步骤611。

步骤611：策略控制中心判断重构策略，策略控制中心划分可重构智能表面的部分区域针对重点用户进行基站发射信号的信道重构，进入跟踪模式，对重点客户进行定向波束覆盖。

步骤608-步骤611作为示例，两种不同业务类型进行的不同重构方法不分先后顺序。

为了保证移动终端实时的通信质量，可重构智能表面系统的策略控制中心划分可重构智能表面的部分区域，即选择部分区域进行配置并设置编码，部分区域配置跟踪模式，另一部分区域配置覆盖模式，对重点用户实时获取其位置并定向进行波束实时覆盖，当移动终端在进行位置移动时，进一步实时地对配置跟踪模式进行实时的编码调制，以便可以保证定向波束始终可以跟踪、指向该移动终端用户，以提升用户体验。当然，可重构智能表面系统的策略控制中心划分可重构智能表面的部分功能区域时，可以划分同一个区域在不同的时间具有不同的功能，也就是说同一个区域在不同时间具有不同的功能，实现分时复用。

基于上述切换策略和方法，可以分层次地对区域内的移动终端进行多用户的实时通信保障和信道优化，尤其是在重点用户提通信容量的同时，也可以兼顾针对普通用户的信道优化，通过实时智能地调配区域内通信环境中的能量分布，以提升该区域内的总通信容量。

本发明的一个实施例中还提出一种通信设备，该通信设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下通信信号重构方法的步骤：

对移动终端和基站之间的通信质量进行监测，如果通信质量不符合预设条件，对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能重构区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2。

可选地，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行其他方法，此处不再赘述。

应当理解，在本发明实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器或者该处理器，也可以是任何常规的处理器等。

可选地，在本实施例中，本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令设备相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：闪存盘、只读存储器（Read-Only Memory，ROM）、随机存取器（Random Access Memory，RAM）、磁盘或光盘等。

其中，存储器可用于存储软件程序以及模块，如本申请实施例中的一种通信信号重构方法对应的程序指令/模块，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的一种通信信号重构方法。存储器可包括高速随机存储器，还可以包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至通信设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。其中，存储器具体可以但不限于用于储存一种通信信号重构方法的程序步骤。

在本发明的另外一个实施例中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以下一种通信信号重构方法的步骤：

对移动终端和基站之间的通信质量进行监测，如果通信质量不符合预设条件，对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能重构区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2。

可选地，存储介质还被配置为存储用于执行上述实施例中方法所包括的其他步骤的计算机程序，本实施例中对此不再赘述。

上述计算机可读存储介质可以是存储单元，例如通信设备上的硬盘或内存，上述计算机可读存储介质也可以是通信设备的外部存储设备，例如通信设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，上述计算机可读存储介质还可以既包括通信设备的内部存储单元也包括外部存储设备。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种通信信号重构方法，其特征在于，该方法如下：

对移动终端和基站之间的通信质量进行监测，如果通信质量不符合预设条件，对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2；

根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上，方法如下：

如果移动终端业务为第一类型业务，通过划分的功能区域对基站发射的波束覆盖方向重构，将基站发射波束重构为广域波束以覆盖移动终端；

如果移动终端业务为第二类型业务，通过划分的功能区域将基站发射波束重构为定向波束发射到移动终端上；

所述第二类型业务优先级高于第一类型业务。

2.根据权利要求1所述的一种通信信号重构方法，其特征在于，划分功能区域的方法为：从所述可重构智能表面选择一个或多个连续的子阵作为划分的功能区域。

3.根据权利要求1或2所述的一种通信信号重构方法，其特征在于，所述方法还包括：划分的功能区域在移动终端和基站之间的业务结束后收回，待下一次重新划分。

4.一种通信信号重构系统，其特征在于，该系统包括基站、移动终端、策略控制中心、可重构智能表面；策略控制中心对移动终端和基站之间的通信质量进行监测，如果通信质量不符合预设条件，策略控制中心对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2；

根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上，方法如下：

如果移动终端业务为第一类型业务，通过划分的功能区域对基站发射的波束覆盖方向重构，将基站发射波束重构为广域波束以覆盖移动终端；

如果移动终端业务为第二类型业务，通过划分的功能区域将基站发射波束重构为定向波束发射到移动终端上；

所述第二类型业务优先级高于第一类型业务。

5.一种通信信号重构装置，其特征在于，该装置包括如下模块：

通信质量检测模块，对移动终端和基站之间的通信质量进行监测；

通信信号重构模块，如果通信质量不符合预设条件，对可重构智能表面进行功能区域划分，根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上；所述可重构智能表面包括多个子阵，每一个子阵作为一个单独的功能区域划分单元，所述子阵包括N×M个信息电磁超构单元，N≥2且M≥2；

根据移动终端的业务类型确定对应的重构方式，根据所述重构方式利用所述功能区域对基站发射的波束进行调整后发送移动终端上，方法如下：

如果移动终端业务为第一类型业务，通过划分的功能区域对基站发射的波束覆盖方向重构，将基站发射波束重构为广域波束以覆盖移动终端；

如果移动终端业务为第二类型业务，通过划分的功能区域将基站发射波束重构为定向波束发射到移动终端上；

所述第二类型业务优先级高于第一类型业务。

6.根据权利要求5所述的一种通信信号重构装置，其特征在于，所述划分的功能区域的方法为：从所述可重构智能表面选择一个或多个连续的子阵作为划分的功能区域。

7.根据权利要求5或6所述的一种通信信号重构装置，其特征在于，所述装置还包括回收模块，该回收模块将划分的功能区域在业务结束后收回，待下一次重新分配。

8.一种通信设备，其特征在于，该通信设备包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3任一项所述的一种通信信号重构方法的步骤。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质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权利要求1-3任一项所述的一种通信信号重构方法的步骤。

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