CN117728894A - 一种通信感知一体化的无线光通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信感知一体化的无线光通信系统和方法，包括光源、光学成像模块、感知模块、智能反射面RIS模块和目标用户端；感知模块用于接收广播阶段所述RIS子单元发出的出射光束到达各个用户端后的反射信号，进而识别到各个用户端的位置速度信息，从而获得目标用户端的位置速度信息，并将所述目标用户端的位置速度信息发送给所述控制器；所述控制器对各个RIS子单元的出射光束方向进行控制，使所述RIS子单元的出射光束方向对准目标用户端。本发明通过感知模块和智能反射面RIS模块的配合使用，能精准感知到每个用户端的位置速度信息，从而使每个RIS子单元与目标用户端进行精准通信，有效提高系统的灵活性和适应性。

Description

一种通信感知一体化的无线光通信系统和方法

技术领域

本发明属于无线光通信技术领域，具体涉及一种通信感知一体化的无线光通信系统和方法。

背景技术

现有的无线光通信系统，包括：发射装置、光学天线和位于用户端的接收装置，发射装置具有多个LED光源，通过调节发射装置和接收装置的姿态，使其对准，然后，LED光源通过光学天线向接收装置发送光信号。其存在的主要问题为：发射装置只能将光信号发送到位置已知的用户端的接收装置，使用灵活性和适应性较低。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种通信感知一体化的无线光通信系统和方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种通信感知一体化的无线光通信系统，包括光源、光学成像模块、感知模块、智能反射面RIS模块和目标用户端；

所述光源的发射路径布置所述光学成像模块，所述光学成像模块的成像端布置所述智能反射面RIS模块；所述智能反射面RIS模块包括控制器和多个可独立工作的RIS子单元；所述感知模块用于接收广播阶段所述RIS子单元发出的出射光束到达各个用户端后的反射信号，进而识别到各个用户端的位置速度信息，从而获得目标用户端的位置速度信息，并将所述目标用户端的位置速度信息发送给所述控制器；所述控制器对各个RIS子单元的出射光束方向进行控制，使所述RIS子单元的出射光束方向对准目标用户端。

优选的，所述光源为单个光源，或者，所述光源为光源阵列；所述光源阵列包括多个子光源，所述子光源和所述RIS子单元之间一一对应；每个所述子光源配置有微透镜。

优选的，所述光学成像模块为成像透镜。

优选的，所述RIS子单元具有光束反射路径和/或光束透射路径。

优选的，所述感知模块为相机、非激光雷达或激光雷达。

本发明还提供一种所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统的方法，包括以下步骤：

步骤1，光源发送光信号到光学成像模块，光学成像模块将接收到的光信号成像到智能反射面RIS模块，智能反射面RIS模块的控制器判断当前是否接收到感知模块发送的目标用户端的位置信息，如果没有，则执行步骤2；如果有，则执行步骤3；

步骤2，智能反射面RIS模块执行广播工作模式：

此种情况，需要对被服务的空间区域进行全面信号覆盖，控制器对智能反射面RIS模块的各个RIS子单元进行控制，使各个所述RIS子单元的出射光信号在被服务的空间区域叠加，并且，叠加后的光信号覆盖的超过阈值的面积最大化；

同时，各个所述RIS子单元的出射光信号到达各个用户端后形成反射信号，该反射信号被所述感知模块接收，所述感知模块根据所述反射信号，识别到被服务的空间区域中每个用户端的位置速度信息，并将所述用户端的位置速度信息上传给所述控制器；

步骤3，智能反射面RIS模块执行目标用户端对准工作模式：

此种情况，所述感知模块在广播模式时感知到被服务的空间区域中每个用户端的位置速度信息，从而在各个用户端中确定目标用户端，并将所述目标用户端的位置速度信息上传给所述控制器，所述控制器对RIS子单元进行控制，使所述RIS子单元对准目标用户端，从而使所述RIS子单元将接收到的光信号精准传输给所述目标用户端。

优选的，当智能反射面RIS模块的各个RIS子单元为圆形分布时，步骤2具体为：

步骤2.1，建立目标函数：

ε≥0

0≤ξ_m<2π,m＝1,2,…,M

其中：

M代表RIS子单元的数量；

m代表第m个RIS子单元；

ε代表智能反射面RIS模块的各个RIS子单元的圆形分布半径；

ξ_m代表第m个RIS子单元的设置角度；

代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的光信号强度，上标r代表接收信号；

ρ_I代表预设定的满足可靠通信的光强阈值；

R(ψ_m)代表第m个RIS子单元的辐射模式；

ψ_m代表第m个RIS子单元发出的光线的出射角；

A代表第k个目标用户端的接收面积；

d_m，k代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的距离；

(x_k，y_k，0)代表第k个目标用户端的的三维位置坐标；其中，其布置高度为0；

代表智能反射面RIS模块的布置平面与地面的相对高度差；

sgn(·)是符号函数；

步骤2.2，求解步骤2.1建立的所述目标函数，得到使各个RIS子单元的出射光信号叠加后的光信号覆盖的超过光强阈值的面积最大化的各个RIS子单元的幅射模式，即：得到每个RIS子单元最佳辐射半径ε^*和最佳设置角度

步骤2.3，控制器根据得到的最佳辐射半径ε^*和最佳设置角度对各个RIS子单元进行独立控制；

步骤3具体为：

步骤3.1，建立目标函数：

其中：

(x_k，y_k，0)代表第k个目标用户端的三维位置坐标；其中，其布置高度为0；

R(ψ_m)代表第m个RIS子单元的辐射模式；

代表对应的LED的子光源到第m个RIS子单元的出射角；

ψ_m代表第m个RIS子单元发出的光线的出射角；

和/>分别代表第k个目标用户端需要覆盖信号区域的长度和宽度；

代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的光信号强度，上标r代表接收信号；

A代表第k个目标用户端的接收面积；

d_m，k代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的距离；

λ代表波长；

X(λ)代表波长λ的分布；

代表智能反射面RIS模块的布置平面与地面的相对高度差；

ε^*和分别代表RIS子单元最佳辐射半径和最佳设置角度；

步骤3.2，求解步骤3.1建立的所述目标函数，得到使RIS子单元的出射光信号在目标用户端区域的信号光强最大化的RIS子单元的最佳幅射模式

其中：

λ₀代表光束中的峰值波长；

n(λ)为RIS子单元在波长λ下的折射系数；

步骤3.3，控制器根据得到的最佳幅射模式对所述RIS子单元进行独立控制。

优选的，步骤3具体为：

对RIS子单元增加准直透镜，准直透镜的法向量为：

n(λ₀)代表该准直透镜在波长λ₀下的折射系数；

λ₀代表光束中的峰值波长；

ψ代表对应的RIS子单元发出的光线的出射角；

因此，控制器对准直透镜的法向量进行调节，使其法向量为从而使RIS子单元对准目标用户端。

优选的，智能反射面RIS模块的RIS子单元在接收到来自于光学成像模块的光信号时，对所述光信号进行能量调整，使其光信号的能量乘以系数α，0<α<1，得到能量调整后的光信号，再透射或反射所述能量调整后的光信号。

优选的，智能反射面RIS模块具有M个RIS子单元；需要服务的目标用户端的数量为N个；

如果M≥N，则将M个RIS子单元划分为N组，使每组RIS子单元与一个目标用户端唯一对应，每组RIS子单元采用发射分集方式，服务于对应的目标用户端；

如果M＜N，采用两种方式：

第一种方式，根据N个目标用户端的地理位置，将N个目标用户端划分为M组，使每组内的目标用户端的距离最近；然后，每组目标用户端与一个RIS子单元唯一对应，RIS子单元在对应组内的各个目标用户端之间，通过时分复用方式进行信号传输；

第二种方式，对各个RIS子单元的出射光束方向进行调节，从而调节各个RIS子单元的信号覆盖范围，使M个RIS子单元覆盖N个目标用户端；每个RIS子单元采用频分复用、码分复用方式进行信号传输。

本发明提供的一种通信感知一体化的无线光通信系统和方法具有以下优点：

本发明提供的一种通信感知一体化的无线光通信系统和方法，通过感知模块和智能反射面RIS模块的配合使用，能精准感知到每个用户端的位置速度信息，从而使每个RIS子单元与目标用户端进行精准通信，有效提高系统的灵活性和适应性。

附图说明

图1为本发明提供的一种通信感知一体化的无线光通信系统的架构图；

图2为本发明提供的一种通信感知一体化的无线光通信系统的一种具体结构图；

图3为本发明提供的一种通信感知一体化的无线光通信系统的另一种具体结构图；

图4为本发明提供的一种通信感知一体化的无线光通信方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种通信感知一体化的无线光通信系统和方法，通过感知模块和智能反射面RIS模块的配合使用，能精准感知到每个用户端的位置速度信息，从而灵活确定不同时刻需要服务的目标用户端，使每个RIS子单元与目标用户端进行精准通信，有效提高系统的灵活性和适应性。

参考图1，本发明提供一种通信感知一体化的无线光通信系统，包括光源、光学成像模块、感知模块、智能反射面RIS(Reconfigurable Intelligent Surface)模块和目标用户端；

所述光源的发射路径布置所述光学成像模块，所述光学成像模块的成像端布置所述智能反射面RIS模块；所述智能反射面RIS模块包括控制器和多个可独立工作的RIS子单元；多个可独立工作的RIS子单元可采用不同形式排列，例如，如图2所示，RIS子单元为圆形阵列排列方式；如图3所示，RIS子单元为矩形阵列排列方式。

所述感知模块用于接收广播阶段所述RIS子单元发出的出射光束到达各个用户端后的反射信号，进而识别到各个用户端的位置速度信息，从而获得目标用户端的位置速度信息，并将所述目标用户端的位置速度信息发送给所述控制器；所述控制器对各个RIS子单元的出射光束方向进行控制，使所述RIS子单元的出射光束方向对准目标用户端。

该系统的发送端部署的光源，为单个光源或者光源阵列，如LED阵列、LD阵列等，光源阵列包括多个子光源，子光源和RIS子单元之间一一对应，优选的，每个子光源可以配有微透镜，以减小发散角和能量的路径损耗。

所述光源的发射路径布置所述光学成像模块，光学成像模块为成像透镜(组)等，所述光学成像模块的成像端布置所述智能反射面RIS模块，从而将光源成像到智能反射面RIS模块；

所述智能反射面RIS模块包括控制器和多个可独立工作的RIS子单元；所述RIS子单元和光源阵列中的子光源一一对应。感知模块，例如相机、雷达、激光雷达等，用于感知用户端的位置速度信息。

感知模块和智能反射面RIS模块配合使用。具体的，系统具有两种工作模式，分别为广播工作模式和目标用户端对准工作模式。在广播工作模式，RIS子单元发出的出射光束到达各个用户端，同时，经用户端的反射信号到达感知模块，从而使感知模块识别到各个用户端的位置速度信息，并上传给控制器。在目标用户端对准工作模式，感知模块根据广播阶段识别到的各个用户端的位置速度信息，获得目标用户端的位置速度信息，并将所述目标用户端的位置速度信息发送给所述控制器；所述控制器对各个RIS子单元的出射光束方向进行控制，使所述RIS子单元的出射光束方向对准目标用户端，实现对目标用户端的服务；同时，RIS子单元的出射光束到达目标用户端后，经目标用户端反射，其反射信号同样被感知模块接收，由于此种模式光信号汇聚对准目标用户端，因此感知模块接收到的反射信号也被进一步增强，可以获得更精确的目标用户端的位置速度信息。

本发明中，感知模块用于感知用户端的位置速度信息，其优点在于：当前时刻，感知模块感知用户端的位置和运动速度信息，上传给控制器后，控制器可根据用户端的位置和运动速度信息，推出该用户端下一时刻的位置，从而在下一时刻时，使RIS子单元对准该用户端最新位置，更精准的为用户端提供通信服务。当然，本发明中，感知模块也可以感知其他信息，例如环境温度湿度等，以方便控制器实现其他功能，本发明对此并不限制。

本发明中，根据安装位置，RIS子单元具有光束反射路径和/或光束透射路径。本装置可用于办公等室内使用照明的场合，需要为多个设备提供高速无线通信。或者，用于在手术室等医用场合，需要为多个设备提供抗干扰、高速率、低延时的通信。以办公室内应用场景为例，如果将智能反射面RIS模块安装于楼顶，且水平设置，则其只能向服务的办公室内的各个设备提供透射信号；如果其倾斜安装于楼顶，则其可同时向办公室内的各个设备提供透射信号和反射信号。

如图4所示，本发明还提供一种通信感知一体化的无线光通信系统的方法，包括以下步骤：

步骤1，光源发送光信号到光学成像模块，光学成像模块将接收到的光信号成像到智能反射面RIS模块，智能反射面RIS模块的控制器判断当前是否接收到感知模块发送的目标用户端的位置信息，如果没有，则执行步骤2；如果有，则执行步骤3；

步骤2，智能反射面RIS模块执行广播工作模式：

此种情况，需要对被服务的空间区域进行全面信号覆盖，控制器对智能反射面RIS模块的各个RIS子单元进行控制，使各个所述RIS子单元的出射光信号在被服务的空间区域叠加，并且，叠加后的光信号覆盖的超过阈值的面积最大化；

同时，各个所述RIS子单元的出射光信号到达各个用户端后形成反射信号，该反射信号被所述感知模块接收，所述感知模块根据所述反射信号，识别到被服务的空间区域中每个用户端的位置速度信息，并将所述用户端的位置速度信息上传给所述控制器；

本步骤中，当智能反射面RIS模块的各个RIS子单元为圆形分布时，即为图2所示分布方式时，可采用以下方式，使叠加后的光信号覆盖的超过阈值的面积最大化：

步骤2.1，建立目标函数：

ε≥0

0≤ξ_m<2π,m＝1,2,…,M

其中：

M代表RIS子单元的数量；

m代表第m个RIS子单元；

ε代表智能反射面RIS模块的各个RIS子单元的圆形分布半径；

ξ_m代表第m个RIS子单元的设置角度；

代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的光信号强度，上标r代表接收信号；

ρ_I代表预设定的满足可靠通信的光强阈值；

R(ψ_m)代表第m个RIS子单元的辐射模式；

ψ_m代表第m个RIS子单元发出的光线的出射角；

A代表第k个目标用户端的接收面积；

d_m，k代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的距离；

(x_k，y_k，0)代表第k个目标用户端的的三维位置坐标；其中，其布置高度为0；

代表智能反射面RIS模块的布置平面与地面的相对高度差；

sgn(·)是符号函数；

步骤2.2，求解步骤2.1建立的所述目标函数，得到使各个RIS子单元的出射光信号叠加后的光信号覆盖的超过光强阈值的面积最大化的各个RIS子单元的幅射模式，即：得到每个RIS子单元最佳辐射半径ε^*和最佳设置角度

步骤2.3，控制器根据得到的最佳辐射半径ε^*和最佳设置角度对各个RIS子单元进行独立控制，此时即可使叠加后的光信号覆盖的超过阈值的面积最大化，提高通信服务质量。

步骤3，智能反射面RIS模块执行目标用户端对准工作模式：

此种情况，所述感知模块在广播模式时感知到被服务的空间区域中每个用户端的位置速度信息，从而在各个用户端中确定目标用户端，并将所述目标用户端的位置速度信息上传给所述控制器，所述控制器对RIS子单元进行控制，使所述RIS子单元对准目标用户端，从而使所述RIS子单元将接收到的光信号精准传输给所述目标用户端。同时，RIS子单元的出射光束到达目标用户端后，经目标用户端反射，其反射信号同样被感知模块接收，由于此种模式光信号汇聚对准目标用户端，因此感知模块接收到的反射信号也被进一步增强，可以获得更精确的目标用户端的位置速度信息。

本步骤中，可采用以下方式，对RIS子单元进行最佳控制，使RIS子单元的出射光信号在目标用户端区域的信号光强最大化：

步骤3.1，建立目标函数：

其中：

(x_k,y_k,0)代表第k个目标用户端的三维位置坐标；其中，其布置高度为0；

R(ψ_m)代表第m个RIS子单元的辐射模式；

代表对应的LED的子光源到第m个RIS子单元的出射角；

ψ_m代表第m个RIS子单元发出的光线的出射角；

和/>分别代表第k个目标用户端需要覆盖信号区域的长度和宽度；

代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的光信号强度，上标r代表接收信号；

A代表第k个目标用户端的接收面积；

d_m，k代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的距离；

λ代表波长；

X(λ)代表波长λ的分布；

代表智能反射面RIS模块的布置平面与地面的相对高度差；

ε*和分别代表RIS子单元最佳辐射半径和最佳设置角度；

步骤3.2，求解步骤3.1建立的所述目标函数，得到使RIS子单元的出射光信号在目标用户端区域的信号光强最大化的RIS子单元的最佳幅射模式

其中：

λ₀代表光束中的峰值波长；

n(λ)为RIS子单元在波长λ下的折射系数；

步骤3.3，控制器根据得到的最佳幅射模式对所述RIS子单元进行独立控制，进而使RIS子单元的出射光信号在目标用户端区域的信号光强最大化，提高对目标用户端的通信服务质量。

本步骤中，也可以采用对RIS子单元增加准直透镜的方式，实现使RIS子单元对准目标用户端的目的。具体的，对RIS子单元增加准直透镜，准直透镜的法向量为：

n(λ₀)代表该准直透镜在波长λ₀下的折射系数；

λ₀代表光束中的峰值波长；

ψ代表对应的RIS子单元发出的光线的出射角；

因此，控制器对准直透镜的法向量进行调节，使其法向量为从而使RIS子单元对准目标用户端。

在以上步骤中，还具有以下设计：

(1)光信号能量调整设计

智能反射面RIS模块的RIS子单元在接收到来自于光学成像模块的光信号时，对所述光信号进行能量调整，使其光信号的能量乘以系数α，0<α<1，得到能量调整后的光信号，再向目标用户端透射或反射所述能量调整后的光信号。

目标用户端最大化接收信号在α＝1时获得。

(2)RIS子单元和需要服务的目标用户端之间数量是否相等的设计

智能反射面RIS模块具有M个RIS子单元；需要服务的目标用户端的数量为N个；

如果M≥N，则智能反射面RIS模块的控制器控制各个RIS子单元，并对其分组，将M个RIS子单元划分为N组，使每组RIS子单元与一个目标用户端唯一对应，每组RIS子单元采用Alamouti等发射分集方式，服务于对应的目标用户端，提高信道可靠性。

如果M＜N，采用两种方式：

第一种方式，根据N个目标用户端的地理位置，将N个目标用户端划分为M组，使每组内的目标用户端的距离最近；然后，每组目标用户端与一个RIS子单元唯一对应，RIS子单元在对应组内的各个目标用户端之间，通过时分复用方式进行信号传输，以保证对组内各个目标用户端的信号覆盖；

第二种方式，对各个RIS子单元的出射光束方向进行调节，从而调节各个RIS子单元的信号覆盖范围，使M个RIS子单元覆盖N个目标用户端；每个RIS子单元采用频分复用、码分复用等方式进行信号传输。

本发明提供的通信感知一体化的无线光通信系统和方法具有以下优点：

(1)感知模块和智能反射面RIS模块的配合，能精准感知到每个用户端的位置速度信息，从而灵活确定不同时刻需要服务的目标用户端，使每个RIS子单元与目标用户端进行精准通信，有效提高系统的灵活性和适应性。

(2)使用光源阵列同时传输多路光信号极大提高系统的下行链路的信号传输速率；

(3)使用智能反射面RIS模块控制不同光信号的反射或透射方向，实现光束赋形，将光束对准每个目标用户端，在下行链路中实现MIMO，提高信道容量。

(4)当目标用户端数量小于RIS子单元数量时，智能反射面RIS模块的控制器可自主合并部分RIS子单元，使用不同的RIS子单元传输相同的信号，提高光链路的信噪比和可靠性。

(5)光源阵列的每个子光源可配置微透镜，，避免了光束的交叠，减少信道间干扰，提高系统的可靠性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种通信感知一体化的无线光通信系统，其特征在于，包括光源、光学成像模块、感知模块、智能反射面RIS模块和目标用户端；

所述光源的发射路径布置所述光学成像模块，所述光学成像模块的成像端布置所述智能反射面RIS模块；所述智能反射面RIS模块包括控制器和多个可独立工作的RIS子单元；所述感知模块用于接收广播阶段所述RIS子单元发出的出射光束到达各个用户端后的反射信号，进而识别到各个用户端的位置速度信息，从而获得目标用户端的位置速度信息，并将所述目标用户端的位置速度信息发送给所述控制器；所述控制器对各个RIS子单元的出射光束方向进行控制，使所述RIS子单元的出射光束方向对准目标用户端。

2.根据权利要求1所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统，其特征在于，所述光源为单个光源，或者，所述光源为光源阵列；所述光源阵列包括多个子光源，所述子光源和所述RIS子单元之间一一对应；每个所述子光源配置有微透镜。

3.根据权利要求1所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统，其特征在于，所述光学成像模块为成像透镜。

4.根据权利要求1所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统，其特征在于，所述RIS子单元具有光束反射路径和/或光束透射路径。

5.根据权利要求1所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统，其特征在于，所述感知模块为相机、非激光雷达或激光雷达。

6.一种权利要求1到5任一项所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，光源发送光信号到光学成像模块，光学成像模块将接收到的光信号成像到智能反射面RIS模块，智能反射面RIS模块的控制器判断当前是否接收到感知模块发送的目标用户端的位置信息，如果没有，则执行步骤2；如果有，则执行步骤3；

步骤2，智能反射面RIS模块执行广播工作模式：

此种情况，需要对被服务的空间区域进行全面信号覆盖，控制器对智能反射面RIS模块的各个RIS子单元进行控制，使各个所述RIS子单元的出射光信号在被服务的空间区域叠加，并且，叠加后的光信号覆盖的超过阈值的面积最大化；

同时，各个所述RIS子单元的出射光信号到达各个用户端后形成反射信号，该反射信号被所述感知模块接收，所述感知模块根据所述反射信号，识别到被服务的空间区域中每个用户端的位置速度信息，并将所述用户端的位置速度信息上传给所述控制器；

步骤3，智能反射面RIS模块执行目标用户端对准工作模式：

此种情况，所述感知模块在广播模式时感知到被服务的空间区域中每个用户端的位置速度信息，从而在各个用户端中确定目标用户端，并将所述目标用户端的位置速度信息上传给所述控制器，所述控制器对RIS子单元进行控制，使所述RIS子单元对准目标用户端，从而使所述RIS子单元将接收到的光信号精准传输给所述目标用户端。

7.根据权利要求6所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统的方法，其特征在于，当智能反射面RIS模块的各个RIS子单元为圆形分布时，步骤2具体为：

步骤2.1，建立目标函数：

ε≥0

0≤ξ_m<2π,m＝1,2,…,M

其中：

M代表RIS子单元的数量；

m代表第m个RIS子单元；

ε代表智能反射面RIS模块的各个RIS子单元的圆形分布半径；

ξ_m代表第m个RIS子单元的设置角度；

代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的光信号强度，上标r代表接收信号；

ρ_I代表预设定的满足可靠通信的光强阈值；

R(ψ_m)代表第m个RIS子单元的辐射模式；

ψ_m代表第m个RIS子单元发出的光线的出射角；

A代表第k个目标用户端的接收面积；

d_m,k代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的距离；

(x_k,y_k,0)代表第k个目标用户端的的三维位置坐标；其中，其布置高度为0；

代表智能反射面RIS模块的布置平面与地面的相对高度差；

sgn(·)是符号函数；

步骤2.2，求解步骤2.1建立的所述目标函数，得到使各个RIS子单元的出射光信号叠加后的光信号覆盖的超过光强阈值的面积最大化的各个RIS子单元的幅射模式，即：得到每个RIS子单元最佳辐射半径ε^*和最佳设置角度

步骤2.3，控制器根据得到的最佳辐射半径ε^*和最佳设置角度对各个RIS子单元进行独立控制；

步骤3具体为：

步骤3.1，建立目标函数：

其中：

(x_k,y_k,0)代表第k个目标用户端的三维位置坐标；其中，其布置高度为0；

R(ψ_m)代表第m个RIS子单元的辐射模式；

代表对应的LED的子光源到第m个RIS子单元的出射角；

ψ_m代表第m个RIS子单元发出的光线的出射角；

和/>分别代表第k个目标用户端需要覆盖信号区域的长度和宽度；

代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的光信号强度，上标r代表接收信号；

A代表第k个目标用户端的接收面积；

d_m,k代表第m个RIS子单元到第k个目标用户端的距离；

λ代表波长；

X(λ)代表波长λ的分布；

代表智能反射面RIS模块的布置平面与地面的相对高度差；

ε^*和分别代表RIS子单元最佳辐射半径和最佳设置角度；

步骤3.2，求解步骤3.1建立的所述目标函数，得到使RIS子单元的出射光信号在目标用户端区域的信号光强最大化的RIS子单元的最佳幅射模式

其中：

λ₀代表光束中的峰值波长；

n(λ)为RIS子单元在波长λ下的折射系数；

步骤3.3，控制器根据得到的最佳幅射模式对所述RIS子单元进行独立控制。

8.根据权利要求6所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统的方法，其特征在于，步骤3具体为：

对RIS子单元增加准直透镜，准直透镜的法向量为：

n(λ₀)代表该准直透镜在波长λ₀下的折射系数；

λ₀代表光束中的峰值波长；

ψ代表对应的RIS子单元发出的光线的出射角；

因此，控制器对准直透镜的法向量进行调节，使其法向量为从而使RIS子单元对准目标用户端。

9.根据权利要求6所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统的方法，其特征在于，智能反射面RIS模块的RIS子单元在接收到来自于光学成像模块的光信号时，对所述光信号进行能量调整，使其光信号的能量乘以系数α，0<α<1，得到能量调整后的光信号，再透射或反射所述能量调整后的光信号。

10.根据权利要求6所述的一种通信感知一体化的无线光通信系统的方法，其特征在于，智能反射面RIS模块具有M个RIS子单元；需要服务的目标用户端的数量为N个；

如果M≥N，则将M个RIS子单元划分为N组，使每组RIS子单元与一个目标用户端唯一对应，每组RIS子单元采用发射分集方式，服务于对应的目标用户端；

如果M＜N，采用两种方式：

第一种方式，根据N个目标用户端的地理位置，将N个目标用户端划分为M组，使每组内的目标用户端的距离最近；然后，每组目标用户端与一个RIS子单元唯一对应，RIS子单元在对应组内的各个目标用户端之间，通过时分复用方式进行信号传输；

第二种方式，对各个RIS子单元的出射光束方向进行调节，从而调节各个RIS子单元的信号覆盖范围，使M个RIS子单元覆盖N个目标用户端；每个RIS子单元采用频分复用、码分复用方式进行信号传输。