一种基于复信号测量的1bitRIS空口诊断方法

本发明涉及空口测试，特别是一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法。

背景技术：

1、随着第五代(5g)移动通信网络在全球范围内的测试和部署，以及第六代(6g)移动通信系统逐渐成为学术界和工业界的研究热点，无线通信领域对硬件范式和传输技术的要求也在不断提高。在6g物理层候选使能技术中，将大规模多输入多输出(mimo)升级成为超大规模mimo，以及将工作频段扩展至太赫兹频段被认为是具有潜力的技术路线。然而，这些技术的实现面临着高硬件成本和高能耗的严峻挑战。

2、可重构智能表面(ris)由大量可调谐单元组成，能够智能地控制传播环境，提高网络的容量和覆盖率，已成为6g实现广泛连接的一项关键技术。由于其在智能控制和塑造无线信道方面的能力，受到了工业界和学术界的极大关注。为了确保ris正常工作，ris单元的相位调谐功能正常工作是至关重要的。由于ris的低成本和大规模配置，它将存在故障模式。此外，由于制造缺陷、单元老化和温度变化等原因，在实际应用中，ris单元的相位调谐功能可能会失效。因此，ris诊断在生产线和实际应用中是十分必要的。然而，目前为止还没有与ris诊断相关的研究工作。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，本发明所提出的诊断方法，可以在ris的中场区域进行测量，节省了测量装置的成本，整个测量过程可以全自动完成，不需要对测量系统进行任何机械操作，效率高。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、根据本发明提出的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，包括以下步骤：

4、步骤1、将所有可重构智能表面ris单元的相位设置为0°，测量接收天线所接收到的复信号，并记录该复信号的值为初始值；

5、步骤2、令迭代次数n＝1；

6、步骤3、将第n个ris单元的相位设置为180°，其他ris单元的相位设置为0°，测量接收天线所接收到的复信号，根据步骤1中所测得的初始值计算第n个ris单元接收信号的变化值δn；

7、步骤4、n＝n+1，重复步骤3直到n＝n；其中，n为ris单元的数量；

8、步骤5、比较所有ris单元的接收信号的变化值，从而诊断出故障ris单元。

9、作为本发明所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法进一步优化方案，步骤5具体如下：

10、若某个ris单元的相位反转前后接收信号的变化值为0，则该ris单元存在移相器故障；

11、若某个ris单元的相位反转前后所测得的信号反相，接收信号的变化值为初始值的2倍，则该ris单元不存在移相器故障。

12、作为本发明所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法进一步优化方案，非故障的ris单元与故障的ris单元的接收信号变化值的差值大于30db。

13、作为本发明所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法进一步优化方案，步骤1中，将ris单元的相位设置为0°时，接收天线所接收到的复信号yo为：

14、

15、其中，f表示没有ris单元贡献时的接收天线接收到的信号；en表示接收天线接收到的被第n个ris单元反射的复信号。

16、作为本发明所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法进一步优化方案，当第n个ris单元相位设置为180°，其余ris单元相位设置为0°时，接收天线接收到的复信号yn为：

17、

18、其中，αn表示由180°相位设置引起的实际馈送到第n个ris单元的复激励，ek为接收天线接收到的被第k个ris单元反射的复信号。

19、作为本发明所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法进一步优化方案，ris单元的不同相位设置所引入的第n个ris单元接收信号的变化值δn表示为：

20、δn＝yo-yn＝en(1-αn)

21、作为本发明所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法进一步优化方案，如果第n个ris单元的移相器无故障，则向该ris单元馈送180°的相移，即αn＝ejπ＝-1

22、则

23、δn＝2en

24、其中，e为自然底数，j为虚数单位。

25、作为本发明所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法进一步优化方案，如果第n个ris单元的移相器不工作，则不会将相移馈送到该ris单元，即αn＝1

26、则δn＝0。

27、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

28、(1)本发明利用天线空口测试技术，通过天线测量ris单元相位反转前后的信号并计算其差值来判断ris单元工作状态，若ris单元存在移相器故障，则该单元相位反转前后所测得的信号没有变化，信号差值为0；若ris单元不存在移相器故障，则该单元相位反转前后所测得的信号反相，差值为相位反转前所测得信号的两倍；通过比较不同单元相位反转前后所测得的信号差值即可诊断出故障单元，本发明为ris故障移相器诊断算法提供参考；

29、(2)本发明提供的方法在诊断过程中诊断了所有ris单元，因此适用于诊断具有任意数量故障单元的ris；

30、(3)本发明不局限于任何特定的1bit ris单元设计、1bit ris配置和工作频带。可以在任意环境下实现，既可以是消声环境，亦可以是非消声环境；

31、(4)本发明所提出的诊断方法，可以在ris的中场区域进行测量，节省了测量装置的成本；

32、(5)由于ris、馈电天线和探头天线可以固定，ris的控制可以通过控制计算机自动完成，整个测量过程可以全自动完成，不需要对测量系统进行任何机械操作，效率高。

技术特征：

1.一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，其特征在于，步骤5具体如下：

3.根据权利要求2所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，其特征在于，非故障的ris单元与故障的ris单元的接收信号变化值的差值大于30db。

4.根据权利要求1所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，其特征在于，步骤1中，将ris单元的相位设置为0°时，接收天线所接收到的复信号yo为：

5.根据权利要求4所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，其特征在于，当第n个ris单元相位设置为180°，其余ris单元相位设置为0°时，接收天线接收到的复信号yn为：

6.根据权利要求5所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，其特征在于，ris单元的不同相位设置所引入的第n个ris单元接收信号的变化值δn表示为：

7.根据权利要求6所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，其特征在于，如果第n个ris单元的移相器无故障，则向该ris单元馈送180°的相移，即

8.根据权利要求6所述的一种基于复信号测量的1bit ris空口诊断方法，其特征在于，如果第n个ris单元的移相器不工作，则不会将相移馈送到该ris单元，即

技术总结本发明公开了一种基于复信号测量的1bit RIS空口诊断方法，涉及空口测试技术领域，用于诊断无源1bit RIS中的故障移相器；对每个RIS单元进行相位反转操作，包括0°和180°两个相位状态；若RIS单元存在移相器故障，则该单元相位反转前后所测得的信号没有变化，信号差值为0；若RIS单元不存在移相器故障，则该单元相位反转前后所测得的信号反相，差值为相位反转前所测得信号的两倍；通过比较不同单元相位反转前后所测得的信号差值即可诊断出故障单元，本发明为RIS故障移相器诊断算法提供参考。技术研发人员：范伟受保护的技术使用者：东南大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29