本申请涉及通信，具体涉及一种双极化智能超表面尺寸设计方法及装置。
背景技术：
1、传统多输入多输出(multiple-input，multiple-output，mimo)系统利用了信道的多径效应，其性能高度依赖于丰富散射环境带来的信道矩阵的满秩特性，而满秩特性的关键是保持信道的独立性。
2、在无线信道中，极化方向彼此正交的电磁波是独立传播的。立足这一特性，可以通过部署双极化天线(可以视为两根共点正交放置的单极化天线)来实现极化域上的两个正交子信道。该方案可实现更密集的低相关性天线阵列，并且获得极化域上的分集和复用增益，因此已成为lte-a部署标准和5g技术的一部分。
3、然而，在一些通信场景中，双极化mimo在容量上的表现不如单极化mimo。究其原因，一是传播环境中的散射体可能会改变电磁波的极化状态，导致两个正交极化方向之间存在能量泄露，构成了干扰从而降低了容量。较低的发射功率使得极化域上的自由度不能充分发挥，进一步恶化了这一情况。通过部署双极化超表面，可以在引入额外的反射链路的同时调控相移以提高接收信号功率，从而解决上述问题。现有的研究聚焦于固定尺寸下，双极化智能超表面的相位设计。然而，并不是所有超表面尺寸下，使得双极化超表面性能更优的相位设计都一定存在。因此，研究超表面尺寸对频谱效率的影响是十分有意义的。如何设计双极化超表面尺寸，是本领域亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种双极化智能超表面尺寸设计方法及装置。
2、本申请第一方面提供一种双极化智能超表面尺寸设计方法，包括：
3、基于仿真软件建立双极化系统模型和单极化系统模型；所述双极化系统由一个第一基站、一个第一用户终端以及一个双极化超表面构成，所述单极化系统由一个第二基站、一个第二用户终端以及一个单极化超表面构成；所述第一基站配置有m根双极化天线，所述第一用户终端配置有一根双极化天线；所述第二基站配置有2m根单极化天线，所述第二用户终端配置有2根单极化天线；所述双极化超表面具有l个双极化元件，所述单极化超表面具有2l个单极化元件，且l是未知数；
4、获取并根据所述双极化系统的系统参数以及最优相位设计推导出所述双极化系统的频谱效率表达式；
5、获取并根据所述单极化系统的系统参数以及最优相位设计推导出所述单极化系统的频谱效率表达式；
6、将所述双极化系统的频谱效率表达式与所述单极化系统的频谱效率表达式作差，得到的是关于l2的一元二次方程；
7、求解所述一元二次方程，根据求解结果设置所述双极化超表面的双极化元件数量。
8、一种可能的实现方式中，所述根据求解结果设置所述双极化超表面的双极化元件数量，包括：
9、若所述一元二次方程无解，则将所述双极化超表面的双极化元件数量设置为预设值；
10、若所述一元二次方程有解，则将所述一元二次方程的解作为尺寸临界值，将所述双极化超表面的双极化元件数量设置为大于所述尺寸临界值。
11、一种可能的实现方式中，所述双极化系统的系统参数包括：交叉极化鉴别度、发射天线数、发射功率以及所述双极化超表面的双极化元件数量。
12、一种可能的实现方式中，获取所述双极化系统的系统参数，包括：
13、对所述双极化系统进行最小均方误差信道估计，得到所述双极化系统的信道状态信息，所述信道状态信息包括信道共极化分量和交叉极化分量；
14、将所述信道共极化分量与交叉极化分量的比值作为交叉极化鉴别度。
15、一种可能的实现方式中，所述单极化系统的系统参数包括：交叉极化鉴别度、发射天线数、发射功率以及所述单极化超表面的单极化元件数量。
16、一种可能的实现方式中，获取所述单极化系统的系统参数，包括：
17、对所述单极化系统进行最小均方误差信道估计，得到所述单极化系统的信道状态信息，所述信道状态信息包括信道共极化分量和交叉极化分量；
18、将所述信道共极化分量与交叉极化分量的比值作为交叉极化鉴别度。
19、本申请第二方面提供一种双极化智能超表面尺寸设计装置，包括
20、模型建立模块，用于基于仿真软件建立双极化系统模型和单极化系统模型；所述双极化系统由一个第一基站、一个第一用户终端以及一个双极化超表面构成，所述单极化系统由一个第二基站、一个第二用户终端以及一个单极化超表面构成；所述第一基站配置有m根双极化天线，所述第一用户终端配置有一根双极化天线；所述第二基站配置有2m根单极化天线，所述第二用户终端配置有2根单极化天线；所述双极化超表面具有l个双极化元件，所述单极化超表面具有2l个单极化元件，且l是未知数；
21、双极化推导模块，用于获取并根据所述双极化系统的系统参数以及最优相位设计推导出所述双极化系统的频谱效率表达式；
22、单极化推导模块，用于获取并根据所述单极化系统的系统参数以及最优相位设计推导出所述单极化系统的频谱效率表达式；
23、表达式作差模块，用于将所述双极化系统的频谱效率表达式与所述单极化系统的频谱效率表达式作差，得到的是关于l2的一元二次方程；
24、求解模块，用于求解所述一元二次方程，根据求解结果设置所述双极化超表面的双极化元件数量。
25、一种可能的实现方式中，所述求解模块，具体用于：
26、若所述一元二次方程无解，则将所述双极化超表面的双极化元件数量设置为预设值；
27、若所述一元二次方程有解，则将所述一元二次方程的解作为尺寸临界值，将所述双极化超表面的双极化元件数量设置为大于所述尺寸临界值。
28、相较于现有技术，本申请提供的双极化智能超表面尺寸设计方法及装置，基于仿真软件建立智能超表面辅助下的双极化系统模型和单极化系统模型；获取并根据所述双极化系统的系统参数以及最优相位设计推导出所述双极化系统的频谱效率表达式；获取并根据所述单极化系统的系统参数以及最优相位设计推导出所述单极化系统的频谱效率表达式；将所述双极化系统的频谱效率表达式与所述单极化系统的频谱效率表达式作差，得到的是关于超表面元件数量的一元二次方程；求解所述一元二次方程，根据求解结果设置所述双极化超表面的双极化元件数量。可见，本申请在最优相移设计的基础上，构建了双极化系统和单极化系统的频谱效率之间的关系，对双极化超表面的双极化元件数量进行重新设计，来充分发挥双极化的优势。通过应用本申请所设计的双极化超表面尺寸，可以在实现更密集的低相关度天线阵列的同时，获得相较于传统单极化系统而言更高的频谱效率。
1.一种双极化智能超表面尺寸设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据求解结果设置所述双极化超表面的双极化元件数量，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双极化系统的系统参数包括：交叉极化鉴别度、发射天线数、发射功率以及所述双极化超表面的双极化元件数量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，获取所述双极化系统的系统参数，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单极化系统的系统参数包括：交叉极化鉴别度、发射天线数、发射功率以及所述单极化超表面的单极化元件数量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取所述单极化系统的系统参数，包括：
7.一种双极化智能超表面尺寸设计装置，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述求解模块，具体用于：
