CN114449535A - 信号传输方法、装置、系统、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种信号传输方法、装置、系统、设备和存储介质，应用于信号传输系统，所述信号传输系统包括：信号接入点、反射面板和接入设备；所述方法包括：在接收到波束校准指令时，执行所述信号接入点与所述反射面板之间的波束校准过程；执行所述反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程；按照校准后波束传输信号波。本申请可以根据室内无线传播环境的实际状况，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种信号传输方法、装置、系统、设备和存储介质。
背景技术
当今社会已经进入互联网时代，在各种日常上网方式中，WiFi成为主流方式。WiFi网络目前主要以商场，办公室和家庭等室内场所应用为主。在这种多房间或多层的封闭空间里，WiFi的无线信号覆盖存在困难。在 WiFi 11b/g/n时代凭借2.4G信号优异的穿墙能力，大面积多区域的室内覆盖问题还不严重，但伴随着5GHz频段的WiFi6逐渐商用，以及6GHz的 WiFi7标准推出，WiFi的室内覆盖将更加困难。由于5GHz-6GHz无线信号相比2.4GHz信号传播和穿透能力差很多，导致室内覆盖会出现信号弱，有信号死角等问题，如果该问题得不到解决，将极大制约WiFi6以及WiFi7 等新技术的应用。
目前市场上提供的解决方案有两种：一是增加WiFi中继节点；二是使用WiFi mesh(无线网格网络)组网。但上述两种方式都存在致命缺点， WiFi中继节点采用接力方法将无线信号从一个中继点传递到下一个节点。但由于中继点必须在同一个信道上接收和发送，导致原本的带宽减半，层层递减后上网速度少的可怜。此外还存在节点之间的信号不能自动切换问题。WiFi mesh的组网也存在大延迟，网络容量低以及不安全等问题。并且上述两种方法都不能根据室内环境变化调整信号覆盖，例如当室内人员，物品以及装修变更后原先的WiFi信号可能会变差。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种信号传输方法、装置、系统、设备和存储介质，可以根据室内无线传播环境的实际状况，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。
本申请实施例第一方面提供了一种信号传输方法，应用于信号传输系统，所述信号传输系统包括：信号接入点、反射面板和接入设备；所述方法包括：在接收到波束校准指令时，执行所述信号接入点与所述反射面板之间的波束校准过程；执行所述反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程；按照校准后波束传输信号波。
于一实施例中，所述执行所述信号接入点与所述反射面板之间的波束校准过程，包括：在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一宽波束扫描，并基于第一宽波束扫描结果，在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成所述波束校准过程。
于一实施例中，所述在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一宽波束扫描，包括：发送多个第一宽波束，并发送接收信号测量指令至所述反射面板；接收所述反射面板上报的针对所述多个第一宽波束的第一信号强度集合，其中，所述第一信号强度集合中包括所述反射面板接收到每个所述第一宽波束的信号强度。
于一实施例中，所述基于第一宽波束扫描结果，在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成所述波束校准过程，包括：选出所述第一信号强度集合中最大值对应的目标第一宽波束，将所述目标第一宽波束分割成多个第一窄波束，发送所述多个第一窄波束，并发送接收信号测量指令至所述反射面板；接收所述反射面板上报的针对所述多个第一窄波束的第二信号强度集合，选出所述第二信号强度集合中最大值对应的目标第一窄波束作为所述信号接入点与所述反射面板之间的校准后波束。
于一实施例中，所述执行所述反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程，包括：在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，并基于所述第二宽波束扫描结果，在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成所述波束校准过程。
于一实施例中，所述在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，包括：发送校准预备消息至所述反射面板，并接收所述反射面板返回的宽波束数目；指示所述反射面板发送多个第二宽波束，并发送接收信号测量指令至所述多个接入设备；接收所述多个接入设备上报的针对所述多个第二宽波束的第三信号强度集合，其中，所述第三信号强度集合中包括每个所述接入设备接收到每个所述第二宽波束的信号强度；针对每个所述接入设备，分别选出所述第三信号强度集合中最大值对应的目标第二宽波束，形成最佳第二宽波束集合。
于一实施例中，所述基于所述第二宽波束扫描结果，在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成所述波束校准过程，包括：指示所述反射面板将所述最佳第二宽波束集合中的所述目标第二宽波束分割成多个第二窄波束，指示所述反射面板发送所述多个第二窄波束，并发送接收信号测量指令至所述多个接入设备；接收所述多个接入设备上报的针对所述多个第二窄波束的第四信号强度集合，其中，所述第四信号强度集合中包括每个所述接入设备接收到每个所述第二窄波束的信号强度；针对每个所述接入设备，分别选出所述第四信号强度集合中最大值对应的目标第二窄波束，形成最佳第二窄波束集合；根据所述最佳第二窄波束集合确定所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束。
于一实施例中，所述根据所述最佳第二窄波束集合确定所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束，包括：发送所述最佳第二窄波束集合至所述反射面板，并指示所述反射面板生成指向所述最佳第二窄波束集合的合成波束，将所述合成波束作为所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束。
于一实施例中，还包括：发送接收信号测量指令至连接于所述信号接入点的所述多个接入设备；在接收到所述多个接入设备上报的接收信号强度时，判断所述多个接入设备中是否存在所述接收信号强度小于警戒阈值的目标接入设备；当存在所述目标接入设备时，重新对所述信号传输系统执行波束校准过程，并按照重新校准后波束传输信号波。
于一实施例中，还包括：当连接于所述信号接入点的所述多个接入设备发生变更时，执行所述反射面板与变更的接入设备之间的波束校准过程。
本申请实施例第二方面提供了一种信号传输装置，应用于信号传输系统，所述信号传输系统包括：信号接入点、反射面板和接入设备；所述装置包括：第一校准模块，用于在接收到波束校准指令时，执行所述信号接入点与所述反射面板之间的波束校准过程；第二校准模块，用于执行所述反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程；传输模块，用于按照校准后波束传输信号波。
于一实施例中，所述第一校准模块用于：在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一宽波束扫描，并基于第一宽波束扫描结果，在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成所述波束校准过程。
于一实施例中，所述在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一宽波束扫描，包括：发送多个第一宽波束，并发送接收信号测量指令至所述反射面板；接收所述反射面板上报的针对所述多个第一宽波束的第一信号强度集合，其中，所述第一信号强度集合中包括所述反射面板接收到每个所述第一宽波束的信号强度。
于一实施例中，所述基于第一宽波束扫描结果，在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成所述波束校准过程，包括：选出所述第一信号强度集合中最大值对应的目标第一宽波束，将所述目标第一宽波束分割成多个第一窄波束，发送所述多个第一窄波束，并发送接收信号测量指令至所述反射面板；接收所述反射面板上报的针对所述多个第一窄波束的第二信号强度集合，选出所述第二信号强度集合中最大值对应的目标第一窄波束作为所述信号接入点与所述反射面板之间的校准后波束。
于一实施例中，所述第二校准模块用于：在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，并基于所述第二宽波束扫描结果，在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成所述波束校准过程。
于一实施例中，所述在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，包括：发送校准预备消息至所述反射面板，并接收所述反射面板返回的宽波束数目；指示所述反射面板发送多个第二宽波束，并发送接收信号测量指令至所述多个接入设备；接收所述多个接入设备上报的针对所述多个第二宽波束的第三信号强度集合，其中，所述第三信号强度集合中包括每个所述接入设备接收到每个所述第二宽波束的信号强度；针对每个所述接入设备，分别选出所述第三信号强度集合中最大值对应的目标第二宽波束，形成最佳第二宽波束集合。
于一实施例中，所述基于所述第二宽波束扫描结果，在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成所述波束校准过程，包括：指示所述反射面板将所述最佳第二宽波束集合中的所述目标第二宽波束分割成多个第二窄波束，指示所述反射面板发送所述多个第二窄波束，并发送接收信号测量指令至所述多个接入设备；接收所述多个接入设备上报的针对所述多个第二窄波束的第四信号强度集合，其中，所述第四信号强度集合中包括每个所述接入设备接收到每个所述第二窄波束的信号强度；针对每个所述接入设备，分别选出所述第四信号强度集合中最大值对应的目标第二窄波束，形成最佳第二窄波束集合；根据所述最佳第二窄波束集合确定所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束。
于一实施例中，所述根据所述最佳第二窄波束集合确定所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束，包括：发送所述最佳第二窄波束集合至所述反射面板，并指示所述反射面板生成指向所述最佳第二窄波束集合的合成波束，将所述合成波束作为所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束。
于一实施例中，还包括：发送模块，用于发送接收信号测量指令至连接于所述信号接入点的所述多个接入设备；判断模块，用于在接收到所述多个接入设备上报的接收信号强度时，判断所述多个接入设备中是否存在所述接收信号强度小于警戒阈值的目标接入设备；重新校准模块，用于当存在所述目标接入设备时，重新对所述信号传输系统执行波束校准过程，并按照重新校准后波束传输信号波。
于一实施例中，还包括：第三校准模块，用于当连接于所述信号接入点的所述多个接入设备发生变更时，执行所述反射面板与变更的接入设备之间的波束校准过程。
本申请实施例第三方面提供了一种信号传输系统，包括：信号接入点，用于接入网络信号；反射面板，连接所述信号接入点，用于反射所述信号接入点的信号波；接入设备，通过所述信号接入点的信号波接入网络；其中，所述信号接入点还用于根据接收到的信号测量结果，调整所述反射面板的反射波方向。
本申请实施例第四方面提供了一种电子设备，包括：存储器，用以存储计算机程序；处理器，用以执行本申请实施例第一方面及其任一实施例的方法。
本申请实施例第五方面提供了一种非暂态电子设备可读存储介质，包括：程序，当其藉由电子设备运行时，使得所述电子设备执行本申请实施例第一方面及其任一实施例的方法。
本申请提供的信号传输方法、装置、系统、设备和存储介质，通过引入智能反射面板，通过将反射面放置在室内不同位置，动态控制无线信号的传播途径，增强室内的信号覆盖效果。在完成反射面入射和反射波束校准后，可以实现室内信号的最佳覆盖；该方法相比传统的WiFi中继和WiFi Mesh具有低延时，网速无损失，高安全性的特点，此外组网简单灵活，安装成本低。并且是可以根据室内无线传播环境的实际情况，通过校准过程动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请一实施例的电子设备的结构示意图；
图2为本申请一实施例的信号传输系统的结构示意图；
图3A为本申请一实施例的信号传输方法的流程示意图；
图3B为本申请一实施例的波束校准信道占用示意图；
图4为本申请一实施例的信号传输方法的流程示意图；
图5A为本申请一实施例的执行第一宽波束扫描流程时序示意图；
图5B为本申请一实施例的执行第一窄波束扫描流程时序示意图；
图5C为本申请一实施例的执行第二宽波束扫描流程时序示意图；
图5D为本申请一实施例的执行第二窄波束扫描流程时序示意图；
图5E为本申请一实施例的经过波束校准后信号传输示意图；
图6为本申请一实施例的信号传输方法的流程示意图；
图7本申请一实施例的信号传输装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，本实施例提供一种电子设备1，包括：至少一个处理器 11和存储器12，图1中以一个处理器为例。处理器11和存储器12通过总线10连接。存储器12存储有可被处理器11执行的指令，指令被处理器11 执行，以使电子设备1可执行下述的实施例中方法的全部或部分流程，以根据室内无线传播环境的实际状况，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。
于一实施例中，电子设备1可以是具备PLC(Power Line Communication，电力线通信)功能的网关设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或者多个计算机组成的大型计算系统等设备。
请参看图2，其为本申请一实施例的信号传输系统，包括：信号接入点 AP，反射面板IRS和接入设备STA，其中：信号接入点用于接入网络信号，信号接入点可以由上述电子设备1实现。反射面板连接信号接入点，用于反射信号接入点的信号波。接入设备通过信号接入点的信号波接入网络。其中，信号接入点还用于根据接收到的信号测量结果，调整反射面板的反射波方向。
以为WiFi信号传输系统为例，信号传输系统可以包括：WiFi接入点(AccessPoint，简称AP)和智能反射面板(Intelligent Reflection Surface，简称IRS)。其中WiFiAP为接入设备(Station，简称STA)提供无线接入Internet 服务，一个WiFi AP可以共多个接入设备连接，如图2中的接入设备STA1、 STA2……STAm。
AP可以由WiFi网关(WiFi Gate)和PLC主控设备(PLC Host)构成。反射面板IRS接受AP的控制，调整反射波束的方向，实现动态控制无线信号的传播。
IRS包含反射面板(Surface)、驱动单元(Driver)、主控单元(MCU)、无线信号功率计(Power Meter)以及PLC客户端模组(PLC Client)。AP 和IRS都可以使用民用电供电，AP的PLC Host和IRS的PLC Client可以利用民用电力线建立通信连接。
WiFi典型的室内环境下，AP和多用户设备STAs的通信会被房间墙壁阻隔，借助IRS构建的无线反射通路，AP可以实现和被墙壁阻隔的STAs 通信。为了达到上述目的，需要完成两阶段的波束校准：1.AP到IRS的波束校准。2.IRS到多个用户设备STAs的波束校准。
实际场景中，在上述信号传输系统安装并校准好之后，使用过程中往往由于室内设施的变动导致原电磁传播环境发生变化，或者AP连接的接入设备发生变化，如增加新接入设备或者断开原有连接设备，上述情况下的均会导致WIFI信号覆盖范围变化，导致用户实际使用的WIFI信号变差。
本实施例引入智能反射面板，通过将反射面放置在室内不同位置，动态控制无线信号的传播途径，增强室内的信号覆盖效果。通过PLC-IOT (Power Line CommunicationInternet of Thing，利用电力线通信的技术)技术实现WiFi接入点AP和智能反射面板的互联，从而实现AP对反射面的控制。在完成反射面入射和反射波束校准后，可以实现室内信号的最佳覆盖。此外该方法还会根据室内无线环境的变化，自适应调整反射面的入射和反射波束，实现智能化的WiFi网络无线覆盖。该方法相比传统的WiFi 中继和WiFi Mesh具有低延时，网速无损失，高安全性的特点，此外组网简单灵活，设备安装只需要提供民用电插座即可，无需铺设网线。更大的优势是可以根据室内无线传播环境的改变，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖。
下面结合图例进一步详细描述本申请实施例的信号传输方法。
请参看图3A，其为本申请一实施例的信号传输方法，该方法可由图1 所示的电子设备1来执行，并可以应用于如图2所示的信号传输系统中，以根据室内无线传播环境的实际状况，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。该方法包括如下步骤：
步骤301：在接收到波束校准指令时，执行信号接入点与反射面板之间的波束校准过程。
在本步骤中，当搭建好上述信号传输系统时，虽然信号接入点AP的信号波可以进过反射面板传输到接入设备，但是每个接入设备的位置不同， AP与反射面板之间的波束方向以及反射面板与接入设备之间信号波束方向都会影响用户的上网体验，为了实现更加信号覆盖效果，可以触发对该信号传输系统的校准过程，比如通过给AP下发波束校准指令，执行对信号传输系统的校准过程。波束校准指令可以是手动下发，也可以是特殊事件触发、或者周期性触发。
对信号传输系统的校准过程可以包括两部分，即反射面板的入射波束校准和反射波束校准，首先执行信号接入点与反射面板之间的波束校准过程。AP和IRS可以通过PLC网络建立有线连接，其中AP为主设备(Host)， IRS为从设备(Client)。WiFiAP可以通过MIMO(多输入多输出)天线阵列形成具有空间指向性的信号波束，这个校准过程就是搜寻AP到IRS的最佳波束方向的过程。搜寻过程可以通过粗扫描和细扫描两步法完成。
步骤302：执行反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程。
在本步骤中，完成信号接入点与反射面板之间的波束校准过程后，可以进入反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程，该过程时搜寻IRS 到多个接入设备STAs的最佳波束方向的过程。在AP的控制下，IRS可以先后进行粗扫描和细扫描，AP根据各STAs上报的RSCP确定IRS到STAs 的最佳波束。
实际场景中，校准过程会占用正常业务的空中信道，可以采用分时的方法，如图3B所示，在AP和STAs正常业务周期Twork外增加单独用于校准的时间片Tcalib。在进行校准前，AP将空口广播消息“启动波束校准”下发给STAs，消息中包含校准持续时间Tcalib，Tcalib持续时间可以为10-30ms 左右。STAs收到该消息后将暂停正常业务传输，进入校准模式，待Tcalib时间结束再恢复正常业务。如此，可以避免校准过程对正常业务传输的影响。
步骤303：按照校准后波束传输信号波。
在本步骤中，通过上述两个波束校准过程，借助IRS构建的无线反射通路，AP可以实现和被墙壁阻隔的STAs通信，校准后的信号波束可以增强WIFI信号覆盖效果。
上述信号传输方法，引入智能反射面板，通过将反射面放置在室内不同位置，动态控制无线信号的传播途径，增强室内的信号覆盖效果。通过 PLC-IOT技术实现WiFi接入点AP和智能反射面板的互联，从而实现AP 对反射面的控制。在完成反射面入射和反射波束校准后，可以实现根据室内无线传播环境的实际状况，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。
请参看图4，其为本申请一实施例的信号传输方法，该方法可由图1所示的电子设备1来执行，并可以应用于如图2所示的信号传输系统中，以根据室内无线传播环境的实际状况，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。该方法包括如下步骤：
步骤401：在接收到波束校准指令时，在信号接入点与反射面板之间执行第一宽波束扫描，并基于第一宽波束扫描结果，在信号接入点与反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成波束校准过程。
在本步骤中，在接收到波束校准指令时，可以通过宽波束扫描和窄波束扫描进行校准过程，可以先对反射面板的入射波束进行宽波扫描，然后基于宽波扫描的结果对反射面板的入射波束进行窄波扫描。
于一实施例中，步骤401中：在信号接入点与反射面板之间执行第一宽波束扫描，可以包括：发送多个第一宽波束，并发送接收信号测量指令至反射面板。接收反射面板上报的针对多个第一宽波束的第一信号强度集合，其中，第一信号强度集合中包括反射面板接收到每个第一宽波束的信号强度。
如图5A所示，为本实施例执行第一宽波束扫描流程示意图，具体流程如下：
AP启动第一宽波束(Wide Beam)扫描，设扫描波束序列由N个第一宽波束组成，表示为{WB0,WB1,WB2,…,WBN-1}，AP按顺序发送这些波束。这里以发送第一宽波束WBi为例说明，在某个业务周期Twork结束后，AP 通过发送空口消息“启动波束校准”暂停所有STAs正常业务，然后进入校准时间片Tcalib。接下来AP发送第一宽波束WBi，并通过PLC网络发送“RSCP测量”消息给IRS(RSCP为接收信号强度)。IRS主控单元MCU控制启动功率计(Power Meter)测量WBi的RSCP，并上报给AP，等Tcalib时间结束后恢复AP与STAs间的正常业务。
在下一个业务周期Twork后启动对第一宽波束WBi+1的测量，如此继续，直到完成AP获得全部N个波束的RSCP测量结果，即第一信号强度集合 WB_RSCP＝{RSCP0,RSCP1,RSCP2,…,RSCPN-1}。
于一实施例中，步骤401中：基于第一宽波束扫描结果，在信号接入点与反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成波束校准过程，包括：选出第一信号强度集合中最大值对应的目标第一宽波束，将目标第一宽波束分割成多个第一窄波束，发送多个第一窄波束，并发送接收信号测量指令至反射面板。接收反射面板上报的针对多个第一窄波束的第二信号强度集合，选出第二信号强度集合中最大值对应的目标第一窄波束作为信号接入点与反射面板之间的校准后波束。
如图5B所示，为本实施例执行第一窄波束扫描流程示意图，具体流程如下：
第一信号强度集合WB_RSCP序列中最大值对应的目标第一宽波束即为最佳宽波束，可以命名为WB_TGT。进一步AP将WB_TGT分割为M 个第一窄波束(Narrow Beam，简称NB)，假设为{NB0,NB1,NB2,…,NBM-1}。 AP按顺序发送这些窄波束。仍然可以按照如图5A中，在一个业务周期Twork后完成一个第一窄波束NB的测量。
如此持续M个Twork周期后，AP获得全部M个第一窄波束RSCP测量结果，即第二信号强度集合NB_RSCP＝{RSCP0,RSCP1,RSCP2,…,RSCPM-1}。
第二信号强度集合NB_RSCP序列中最大值对应的目标第一窄波束即为AP到IRS最佳波束NBAP，将其作为信号接入点与反射面板之间的校准后波束，如此，便完成了AP到IRS的波束校准，然后AP开始使用NBAP作为AP到IRS的信号波束。
步骤402：在反射面板与多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，并基于第二宽波束扫描结果，在反射面板与多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成波束校准过程。
在本步骤中，完成了AP到IRS的波束校准后，进入IRS到STAs波束的校准。同样地，可以通过宽波束扫描和窄波束扫描进行该校准过程，可以先对反射面板的出射波束进行宽波扫描，然后基于宽波扫描的结果对反射面板的出射波束进行窄波扫描。
于一实施例中，步骤402中：在反射面板与多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，包括：发送校准预备消息至反射面板，并接收反射面板返回的宽波束数目。指示反射面板发送多个第二宽波束，并发送接收信号测量指令至多个接入设备。接收多个接入设备上报的针对多个第二宽波束的第三信号强度集合，其中，第三信号强度集合中包括每个接入设备接收到每个第二宽波束的信号强度。针对每个接入设备，分别选出第三信号强度集合中最大值对应的目标第二宽波束，形成最佳第二宽波束集合。
如图5C所示，为本实施例执行第二宽波束扫描流程示意图，具体流程如下：
步骤1：AP通过PLC网络发送“准备宽波束测量”消息(即校准预备消息)给IRS，反射面板的天线参数可以包括反射元件数目，反射元件间距以及反射元件对电磁波波长的相移等。IRS的主控单元MCU根据这些天线参数和反射面板的入射波束方向，可以确定反射面的反射波束可调整空间角度范围φ，再结合实际室内空间大小，确定单个宽波束的宽度θ，由此确定第二宽波束的数目n和第二宽波束序列{wb0,wb1,wb2,…,wbn-1}，以及实现这些第二宽波束的编码序列{wb_code0， wb_code1,wb_code2,…,wb_coden-1}，然后上报AP“宽波束准备完毕”消息，消息包含宽波束数目n。
步骤2：AP要求IRS按顺序扫描第二宽波束序列{wb0,wb1,wb2,…,wbn-1}。以扫描第二宽波束wbi为例，在业务周期Twork后AP发送空口消息“启动波束校准”暂停所有STAs正常业务，然后进入校准时间片Tcalib。接下来AP 可以通过PLC网络发送“使用第i宽波束”消息给IRS，IRS主控单元MCU 使用编码wb_codei控制驱动单元(Driver)，设置反射面板上各反射器件的导通状态，使得AP到IRS的信号按照wbi波束反射，然后IRS上报“第i 宽波束准备完毕”消息给AP。AP通过空口连续发送消息，要求各STAs上报RSCP测量结果。各设备STAs将测量到的RSCP值上报给AP。假设一共m个接入设备，则AP获得所有接入设备STAs针对wbi波束的接收信号强度序列{WRSCPi,0，WRSCPi,1，WRSCPi,2,…,WRSCPi,m-1}，等Tcalib时间结束恢复AP与STAs间的正常业务。
在下一个业务周期Twork后启动对第二宽波束wbi+1的测量，如此继续，直到AP获得m个接入设备STA对n个第二宽波束的RSCP测量结果集合，即第三信号强度集合WB_RSCP，表示为如下：
其中，WRSCPn-1,m-1为第m-1个接入设备对第二宽波束wbn-1的信号强度测量结果。
对于某个接入设备STAi，选取RSCP最大的目标第二宽波束作为STAi最佳宽波束，即第三信号强度集合WB_RSCP第i列中最大值的行号作为 STAi最佳宽波束号。由于不同STA的最佳宽波束可能相同，设m个接入设备最佳宽波束组成的集合(即最佳第二宽波束集合)包含J个目标第二宽波束，则最佳第二宽波束集合可以表示为{wb_tgt0,wb_tgt1,…,wb_tgtJ-1}。
于一实施例中，步骤402中：基于第二宽波束扫描结果，在反射面板与多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成波束校准过程，包括：指示反射面板将最佳第二宽波束集合中的目标第二宽波束分割成多个第二窄波束，指示反射面板发送多个第二窄波束，并发送接收信号测量指令至多个接入设备。接收多个接入设备上报的针对多个第二窄波束的第四信号强度集合，其中，第四信号强度集合中包括每个接入设备接收到每个第二窄波束的信号强度。针对每个接入设备，分别选出第四信号强度集合中最大值对应的目标第二窄波束，形成最佳第二窄波束集合。根据最佳第二窄波束集合确定反射面板与多个接入设备之间校准后波束。
如图5D所示，为本实施例执行第二窄波束扫描流程示意图，接续上述步骤2，具体流程如下：
步骤3：AP通过PLC网络发送“准备窄波束测量”消息给IRS，消息包含步骤2确定的最佳第二宽波束集合{wb_tgt0,wb_tgt1,…,wb_tgtJ-1}。IRS的主控单元MCU根据反射面板天线参数，对这些宽波束进一步分割，得到要进行细扫描的窄波束数目k和第二窄波束序列{nb0,nb1,nb2,…,nbk-1}，以及这些波束的编码序列{nb_code0，nb_code1,nb_code2,…,nb_codek-1}，然后上报AP“窄波束准备完毕”消息，消息包含波束数目k。
步骤4：AP要求IRS按顺序窄波束扫描{nb0,nb1,nb2,…,nbk-1}。仍然可以按照如步骤2，在一个业务周期Twork内完成所有m个接入设备STA对一个第二窄波束nb信号强度的测量。
如此持续k个Twork周期，AP获得m个STA设备对全部k个第二窄波束RSCP的测量结果NB_RSCP(即第四信号强度集合)，可以表示为如下：
其中，NRSCPk-1,m-1为第m-1个接入设备对第二窄波束wbk-1的信号强度测量结果。
对于某个接入设备STAi，选取RSCP最大的目标第二窄波束作为最佳窄波束，即第四信号强度集合NB_RSCP第i列中最大值的行号为STAi的最佳窄波束号。由于不同STA的最佳窄波束可能相同，设m个STA设备的最佳窄波束集合包含H个目标第二窄波束，最佳第二窄波束集合可以表示为{nb_tgt0,nb_tgt1,…,nb_tgtH-1}。
于一实施例中，根据最佳第二窄波束集合确定反射面板与多个接入设备之间校准后波束，包括：发送最佳第二窄波束集合至反射面板，并指示反射面板生成指向最佳第二窄波束集合的合成波束，将合成波束作为反射面板与多个接入设备之间校准后波束。
具体地，合成波束可以是多瓣波束，可以通过AP发送“生成合成波束”消息给IRS，消息中包含最佳第二窄波束集合{nb_tgt0,nb_tgt1,…,nb_tgtH-1}。 IRS主控单元MCU产生指向这H个波束方向的多瓣波束编码，控制驱动电路(Driver)在反射面产生多主瓣波束NBcomb。
步骤403：按照校准后波束传输信号波。
在本步骤中，通过上述步骤完成AP到IRS波束以及IRS到STAs波束的校准。此后AP按照波束NBAP发送信号给IRS，IRS表面按照合成波束 NBcomb进行反射，此时STAs接收信号最佳。同样根据电磁波表面入射和反射波束可逆，各STA发送给AP的上行信号经过IRS反射后会沿波束NBAP反方向被AP接收，此时AP接收到的信号最佳。如图5E所示，为本实施例经过波束校准后，利用IRS实现WiFi6增强室内覆盖的示意图。
上述信号传输方法，可以有效扩大WiFi6室内覆盖范围，解决多房间墙壁阻隔造成的信号覆盖困难问题，相对于现有的WiFi中继和WiFi mesh 具备低延迟，不牺牲传输速度，安全可靠和组网灵活的优势。
实际使用场景中，用户的生活环境可能是动态变化的，WiFi的室内覆盖效果可能因为室内物品增减或者位置移动而发生变化，因此可以通过AP 进行实时监测，针对上述情况重新启动波束校准流程。因此，该方法还可以包括如下步骤：
步骤404：发送接收信号测量指令至连接于信号接入点的多个接入设备。
在本步骤中，AP可以按照一定周期Tmonitor面向与之连接的全体设备 STAs发送广播消息，广播消息中携带接收信号测量指令，要求上报各设备的RSCP(接收信号强度)数值。
步骤405：在接收到多个接入设备上报的接收信号强度时，判断多个接入设备中是否存在接收信号强度小于警戒阈值的目标接入设备。
在本步骤中，在随后的校准持续时间Tcalib内各接入设备STAs将测量结果上报给AP。警戒阈值为接入设备接收到的WIFI信号强度的最低值，当信号强度低于该值时，用户会感受到信号不好，影响上网体验。AP接收到测量结果后，判断否存在接收信号强度小于警戒阈值的目标接入设备，如果存在进入步骤406，否则说明所有的接入设备都处于信号良好的状态，可以不用进行调整。
步骤406：重新对信号传输系统执行波束校准过程，并按照重新校准后波束传输信号波。
在本步骤中，当存在目标接入设备时，即当发生某个接入设备STA上报的RSCP低于警戒阈值RSCPth，说明存在目标接入设备能够接收到的 WIFI信号较弱，为了避免影响到用户上网体验，触发AP启动波束重新校准流程。参照本实施例步骤401和步骤402的描述，首先进行AP到IRS 的波束校准，然后是IRS到STAs波束的校准。这里唯一区别是在IRS到 STAs波束校准过程中，AP只要求RSCP低于警戒阈值的目标设备STA上报波束测量结果，而不要求其它STAs上报。完成校准后AP更新波束方向， IRS更新反射波束编码，调整反射的合成波束，并按照重新校准后波束传输信号波。
上述信号传输方法，通过向连接于信号接入点的接入设备发送接收信号测量指令，指示接入设备上报接收信号强度，并基于接入设备上报的接收信号强度判断多个接入设备中是否存在接收信号强度小于警戒阈值的目标接入设备，当存在这样的目标接入设备时，说明该目标接入设备能够通过信号接入点接收的信号较弱，此时可以动态对信号传输系统执行波束校准过程，并基于校准后的波束传输信号波，以便于包含目标接入设备在内的全部接入设备可以具备较好的信号接收效果，实现了可以根据室内无线传播环境的改变，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。
实际使用场景中，与AP连接的用户设备也可能会发生变化，如增加新接入设备或者断开原有连接等，这些情况下，也可以触发波束的重新校准调整过程，具体流程如下。
请参看图6，其为本申请一实施例的信号传输方法，该方法可由图1所示的电子设备1来执行，并可以应用于如图2所示的信号传输系统中，以根据室内无线传播环境的实际状况，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。该方法包括如下步骤：
步骤601：在接收到波束校准指令时，在信号接入点与反射面板之间执行第一宽波束扫描，并基于第一宽波束扫描结果，在信号接入点与反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成波束校准过程。详细参见上述实施例中对步骤401的描述。
步骤602：在反射面板与多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，并基于第二宽波束扫描结果，在反射面板与多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成波束校准过程。详细参见上述实施例中对步骤402的描述。
步骤603：按照校准后波束传输信号波。详细参见上述实施例中对步骤 403的描述。
步骤604：当连接于信号接入点的多个接入设备发生变更时，执行反射面板与变更的接入设备之间的波束校准过程。
在本步骤中，当接入设备变更时，引起的波束调整过程，假设原先AP 连接了N个用户设备{STA0，STA1，…,STAN-1}。当有新的设备STA接入 AP，AP启动IRS到STAs波束的校准。过程同前述IRS到STAs波束的校准程相同，唯一区别是，AP只要求新接入设备STA上报波束测量结果。当完成波束校准后，IRS更新反射面波束编码，重新合成多主瓣波束。
当原有的某个STA断开和AP的连接，AP根据以前记录的最佳第二窄波束集合{nb_tgt0,nb_tgt1,…,nb_tgtH-1}，确定是否去除该STA对应的最佳波束，若该STA和其它设备有相同的最佳第二窄波束，则需要维持原最佳第二窄波束集合不变。否则AP从上述最佳第二窄波束集合中删除其对应的窄波束，并发送消息给IRS，IRS收到消息后根据更新的最佳第二窄波束集合中的波束序列产生新的波束编码，控制反射面版生成新的合成波束，并基于新的合成波束进行信号传输。
上述信号传输方法，针对接入AP的用户设备增加或减少，可以动态调整反射面波束，及时增加对新设备的信号覆盖以及去除对离开设备的信号覆盖。
请参看图7，其为本申请一实施例的信号传输装置700，该装置可应用于图1所示的电子设备1，并可以应用于如图2所示的信号传输系统中，以根据室内无线传播环境的实际状况，动态调整信号传输方向，保持室内信号的良好覆盖的效果。该装置包括：第一校准模块701、第二校准模块702 和传输模块703，各个模块的原理关系如下：
第一校准模块701，用于在接收到波束校准指令时，执行信号接入点与反射面板之间的波束校准过程。
第二校准模块702，用于执行反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程。
传输模块703，用于按照校准后波束传输信号波。
于一实施例中，第一校准模块701用于：在信号接入点与反射面板之间执行第一宽波束扫描，并基于第一宽波束扫描结果，在信号接入点与反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成波束校准过程。
于一实施例中，在信号接入点与反射面板之间执行第一宽波束扫描，包括：发送多个第一宽波束，并发送接收信号测量指令至反射面板。接收反射面板上报的针对多个第一宽波束的第一信号强度集合，其中，第一信号强度集合中包括反射面板接收到每个第一宽波束的信号强度。
于一实施例中，基于第一宽波束扫描结果，在信号接入点与反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成波束校准过程，包括：选出第一信号强度集合中最大值对应的目标第一宽波束，将目标第一宽波束分割成多个第一窄波束，发送多个第一窄波束，并发送接收信号测量指令至反射面板。接收反射面板上报的针对多个第一窄波束的第二信号强度集合，选出第二信号强度集合中最大值对应的目标第一窄波束作为信号接入点与反射面板之间的校准后波束。
于一实施例中，第二校准模块702用于：在反射面板与多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，并基于第二宽波束扫描结果，在反射面板与多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成波束校准过程。
于一实施例中，在反射面板与多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，包括：发送校准预备消息至反射面板，并接收反射面板返回的宽波束数目。指示反射面板发送多个第二宽波束，并发送接收信号测量指令至多个接入设备。接收多个接入设备上报的针对多个第二宽波束的第三信号强度集合，其中，第三信号强度集合中包括每个接入设备接收到每个第二宽波束的信号强度。针对每个接入设备，分别选出第三信号强度集合中最大值对应的目标第二宽波束，形成最佳第二宽波束集合。
于一实施例中，基于第二宽波束扫描结果，在反射面板与多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成波束校准过程，包括：指示反射面板将最佳第二宽波束集合中的目标第二宽波束分割成多个第二窄波束，指示反射面板发送多个第二窄波束，并发送接收信号测量指令至多个接入设备。接收多个接入设备上报的针对多个第二窄波束的第四信号强度集合，其中，第四信号强度集合中包括每个接入设备接收到每个第二窄波束的信号强度。针对每个接入设备，分别选出第四信号强度集合中最大值对应的目标第二窄波束，形成最佳第二窄波束集合。根据最佳第二窄波束集合确定反射面板与多个接入设备之间校准后波束。
于一实施例中，根据最佳第二窄波束集合确定反射面板与多个接入设备之间校准后波束，包括：发送最佳第二窄波束集合至反射面板，并指示反射面板生成指向最佳第二窄波束集合的合成波束，将合成波束作为反射面板与多个接入设备之间校准后波束。
于一实施例中，还包括：发送模块704，用于发送接收信号测量指令至连接于信号接入点的多个接入设备。判断模块705，用于在接收到多个接入设备上报的接收信号强度时，判断多个接入设备中是否存在接收信号强度小于警戒阈值的目标接入设备。重新校准模块706，用于当存在目标接入设备时，重新对信号传输系统执行波束校准过程，并按照重新校准后波束传输信号波。
于一实施例中，还包括：第三校准模块707，用于当连接于信号接入点的多个接入设备发生变更时，执行反射面板与变更的接入设备之间的波束校准过程。
上述信号传输装置的详细描述，请参见上述实施例中相关方法步骤的描述。
本发明实施例还提供了一种非暂态电子设备1可读存储介质，包括：程序，当其在电子设备1上运行时，使得电子设备1可执行上述实施例中方法的全部或部分流程。其中，存储介质可为磁盘、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory， RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD) 或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等。存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (16)
1.一种信号传输方法，其特征在于，应用于信号传输系统，所述信号传输系统包括：信号接入点、反射面板和接入设备；所述方法包括：
在接收到波束校准指令时，执行所述信号接入点与所述反射面板之间的波束校准过程；
执行所述反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程；按照校准后波束传输信号波。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行所述信号接入点与所述反射面板之间的波束校准过程，包括：
在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一宽波束扫描，并基于第一宽波束扫描结果，在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成所述波束校准过程。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一宽波束扫描，包括：
发送多个第一宽波束，并发送接收信号测量指令至所述反射面板；
接收所述反射面板上报的针对所述多个第一宽波束的第一信号强度集合，其中，所述第一信号强度集合中包括所述反射面板接收到每个所述第一宽波束的信号强度。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于第一宽波束扫描结果，在所述信号接入点与所述反射面板之间执行第一窄波束扫描，完成所述波束校准过程，包括：
选出所述第一信号强度集合中最大值对应的目标第一宽波束，将所述目标第一宽波束分割成多个第一窄波束，发送所述多个第一窄波束，并发送接收信号测量指令至所述反射面板；
接收所述反射面板上报的针对所述多个第一窄波束的第二信号强度集合，选出所述第二信号强度集合中最大值对应的目标第一窄波束作为所述信号接入点与所述反射面板之间的校准后波束。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行所述反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程，包括：
在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，并基于所述第二宽波束扫描结果，在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成所述波束校准过程。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二宽波束扫描，包括：
发送校准预备消息至所述反射面板，并接收所述反射面板返回的宽波束数目；
指示所述反射面板发送多个第二宽波束，并发送接收信号测量指令至所述多个接入设备；
接收所述多个接入设备上报的针对所述多个第二宽波束的第三信号强度集合，其中，所述第三信号强度集合中包括每个所述接入设备接收到每个所述第二宽波束的信号强度；
针对每个所述接入设备，分别选出所述第三信号强度集合中最大值对应的目标第二宽波束，形成最佳第二宽波束集合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二宽波束扫描结果，在所述反射面板与所述多个接入设备之间执行第二窄波束扫描，完成所述波束校准过程，包括：
指示所述反射面板将所述最佳第二宽波束集合中的所述目标第二宽波束分割成多个第二窄波束，指示所述反射面板发送所述多个第二窄波束，并发送接收信号测量指令至所述多个接入设备；
接收所述多个接入设备上报的针对所述多个第二窄波束的第四信号强度集合，其中，所述第四信号强度集合中包括每个所述接入设备接收到每个所述第二窄波束的信号强度；
针对每个所述接入设备，分别选出所述第四信号强度集合中最大值对应的目标第二窄波束，形成最佳第二窄波束集合；
根据所述最佳第二窄波束集合确定所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述最佳第二窄波束集合确定所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束，包括：
发送所述最佳第二窄波束集合至所述反射面板，并指示所述反射面板生成指向所述最佳第二窄波束集合的合成波束，将所述合成波束作为所述反射面板与所述多个接入设备之间校准后波束。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
发送接收信号测量指令至连接于所述信号接入点的所述多个接入设备；
在接收到所述多个接入设备上报的接收信号强度时，判断所述多个接入设备中是否存在所述接收信号强度小于警戒阈值的目标接入设备；
当存在所述目标接入设备时，重新对所述信号传输系统执行波束校准过程，并按照重新校准后波束传输信号波。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当连接于所述信号接入点的所述多个接入设备发生变更时，执行所述反射面板与变更的接入设备之间的波束校准过程。
11.一种信号传输装置，其特征在于，应用于信号传输系统，所述信号传输系统包括：信号接入点、反射面板和接入设备；所述装置包括：
第一校准模块，用于在接收到波束校准指令时，执行所述信号接入点与所述反射面板之间的波束校准过程；
第二校准模块，用于执行所述反射面板与多个接入设备之间的波束校准过程；
传输模块，用于按照校准后波束传输信号波。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：
发送模块，用于发送接收信号测量指令至连接于所述信号接入点的所述多个接入设备；
判断模块，用于在接收到所述多个接入设备上报的接收信号强度时，判断所述多个接入设备中是否存在所述接收信号强度小于警戒阈值的目标接入设备；
重新校准模块，用于当存在所述目标接入设备时，重新对所述信号传输系统执行波束校准过程，并按照重新校准后波束传输信号波。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：
第三校准模块，用于当连接于所述信号接入点的所述多个接入设备发生变更时，执行所述反射面板与变更的接入设备之间的波束校准过程。
14.一种信号传输系统，其特征在于，包括：
信号接入点，用于接入网络信号；
反射面板，连接所述信号接入点，用于反射所述信号接入点的信号波；
接入设备，通过所述信号接入点的信号波接入网络；
其中，所述信号接入点还用于根据接收到的信号测量结果，调整所述反射面板的反射波方向。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，用以存储计算机程序；
处理器，用以执行所述计算机程序，以实现如权利要求1至10中任一项所述的方法。
16.一种非暂态电子设备可读存储介质，其特征在于，包括：程序，当其藉由电子设备运行时，使得所述电子设备执行权利要求1至10中任一项所述的方法。
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