基于智能反射面的无线携能通信系统鲁棒资源分配方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于智能反射面的无线携能通信系统鲁棒资源分配方法，属于无线通信技术领域。该方法包括：S1：构建基于IRS辅助的无线携能下行传输系统模型；S2：考虑能量中断概率约束、吞吐量中断概率约束、能量站最大发射功率约束和子载波分配约束，构建总能效最大化资源分配问题；S3：利用Bernstein近似方法将概率约束转化为确定性约束，然后利用Dinkelbach方法、子载波匹配方法和交替优化方法，将确定性非凸优化问题转化成凸优化问题；S4：采用基于迭代的鲁棒波束成形方法，得到使系统总能效最大化的参数。本发明专利技术能有效提高系统能效、降低中断概率。低中断概率。低中断概率。

【技术实现步骤摘要】
基于智能反射面的无线携能通信系统鲁棒资源分配方法


[0001]本专利技术属于无线通信
，涉及一种基于智能反射面的无线携能通信系统鲁棒资源分配方法。

技术介绍

[0002]随着物联网技术快速发展，物联网设备分布在生活的方方面面。然而，如何维护大规模能量受限设备运行是物联网发展的一个关键挑战。无线携能通信网络被认为是解决物联网设备能量短缺问题的有效技术之一。该技术充分利用电磁波的辐射特性，允许物联网设备优先收集空间中的射频信号，然后再与信息接收机通信，从而达到延长物联网设备运行寿命的目的。然而，在无线携能通信网络中，无线设备的上行信息传输性能极度依赖于下行能量传输效率，由于能量传输存在路径损耗，限制了通信性能。因此，目前国内外学者对无线携能通信网络资源分配进行初步研究，包括单天线混合基站供电多用户场景下联合优化传输时间和发射功率，来最大化系统吞吐量；用户间相互协作通信机制下通过联合优化时间和发射功率实现加权和速率最大化。
[0003]然而，在实际大规模物联网通信场景下，由于复杂的通信环境，无线设备随机性部署，导致能量传输链路极易遭受遮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于智能反射面的无线携能通信系统鲁棒资源分配方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：构建基于智能反射面(Intelligent Reflecting Surfaces,IRS)辅助的无线携能下行传输系统模型；S2：考虑能量中断概率约束、吞吐量中断概率约束、能量站最大发射功率约束和子载波分配约束，构建总能效最大化资源分配问题；S3：利用Bernstein近似方法将概率约束转化为确定性约束，然后利用Dinkelbach方法、子载波匹配方法和交替优化方法，将确定性非凸优化问题转化成凸优化问题；S4：采用基于迭代的鲁棒波束成形方法，得到使系统总能效最大化的能量传输矩阵W、无线能量传输时间t1、无线信息传输时间t2、智能反射面反射系数向量v、子载波分配因子a
k,l
和子载波传输功率p
k,l
。2.根据权利要求1所述的无线携能通信系统鲁棒资源分配方法，其特征在于，步骤S1中，构建的基于智能反射面辅助的无线携能下行传输系统模型为：第一阶段，一个M根天线的能量站将信息传输给一个带有N个反射单元的智能反射面，智能反射面给K个单天线用户进行无线充电；第二阶段，每个能量受限设备通过正交频分多址接入的方式与单天线信息接收站进行数据传输；令t1和t2分别表示无线能量传输时间和无线信息传输时间，T表示最大传输时间门限，满足t1+t2≤T，总带宽B分为L个正交子载波，带宽B
e
＝B/L，定义和分别为IRS反射单元集合、用户集合和子载波集合；能量站的能量传输矩阵为：其中，表示能量信号矩阵；第k个用户在无线能量传输时间t1内收集到的能量为：其中，和分别表示能量站到第k个用户的信道矩阵、能量站到IRS的信道矩阵和IRS到第k个用户的信道矩阵，和分别表示M
×
1复列向量、N
×
1复列向量和N
×
M复矩阵；表示IRS反射系数矩阵，θ
n
∈[0,2π)表示第n个反射单元的连续相移，diag(X)表示矩阵X的对角化；η表示能量转换效率系数；信息接收站IR接收到第k个用户的信息为：其中，g
k,l
和p
k,l
分别表示在子载波l上第k个用户到信息接收站的信道系数和信息发送功率；s
k
表示在子载波l上第k个用户的信息信号；n
IR
表示信息接收站接收到的加性高斯噪声；第k个用户的吞吐量为：
其中，α
k,l

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勇军，应鸣峻，周继华，赵涛，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：