RIS制造技术

本申请涉及无线携能通信技术领域，尤其涉及一种

【技术实现步骤摘要】
RIS辅助的无线携能通信系统及其波束形成方法


[0001]本申请涉及无线携能通信
，尤其涉及一种
RIS
辅助的无线携能通信系统及其波束形成方法
。

技术介绍

[0002]未来
6G
通信网络中，
IoT(
智能物联网
)
设备数量将十分庞大，这将会使未来通信网络面临能量消耗高和频谱资源紧缺两大挑战
。
此外，大量低功耗
IoT
设备和传感器的部署对维持网络的持续运行又提出了新的挑战
。
通常情况下，由于维护成本飙升，采用传统的电源线或可更换电池等传统的方法为巨大的设备提供能量似乎是不可能的
。
因此，
SWIPT(
无线携能通信，
Simultaneous Wireless Information and Power Transfer)
成为了解决上述难题的一个很有前景的解决方案，其能够高效地利用能量资源和频谱资源，解决大量无线设备的能量供给问题
。
[0003]无线携能通信
(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer
，
SWIPT)
利用射频
(Radio Frequency
，
RF)
信号将信息和能量同时传输到终端设备，有效地缓解了设备高信息传输速率与长服务寿命两者之间的矛盾
。
>然而，其性能主要受接收到的
RF
信号强度的制约
。
可重构智能表面
(Reconfigurable Intelligent Surface
，
RIS)
技术具有控制无线电磁波信号的极化
、
散射
、
反射和折射特性，将使克服自然无线传播环境的负面影响变成可能
。
因此，将其引入来弥补传播损耗和提高传输效率，从而提高功率效率和改善速率
‑
能量权衡
。
[0004]因此，如何将其引入来弥补传播损耗和提高传输效率，从而提高功率效率和改善速率
‑
能量权衡，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]本申请提供了一种
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，以将其引入来弥补传播损耗和提高传输效率，从而提高功率效率和改善速率
‑
能量权衡
。
[0006]为解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：
[0007]一种
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，包括如下步骤：步骤
S110、
建立
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统；步骤
S120、
获取
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的平均输出
DC
，并对该平均输出
DC
进行约束，以提出
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的目标优化问题；步骤
S130、
针对提出的
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的目标优化问题进行求解，获得最优系统参数，以在后续使用
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统中运行最优系统参数
。
[0008]如上所述的
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其中，优选的是，
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统包括：基站
、RIS
设备和用户终端；其中，基站配备有
B
＞1个天线，
RIS
设备具有
N
个反射元件，用户终端具有单个接收天线；基站在
RIS
设备的辅助下，在
Q
＞1个正交的且具有均匀间隔的子带上向用户终端同时发送发射信号和能量
。
[0009]如上所述的
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其中，优选的是，
建立
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统后，还包括如下子步骤：步骤
S111、
获取
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的子带
q
上的复合基带等效信道
g
q
的共轭转置步骤
S112、
获取基站处在时刻
t
时所有天线上传输的信号
X(t)
；步骤
S113、
依据基站处在时刻
t
时所有天线上传输的信号
X(t)
和子带
q
上的复合基带等效信道
g
q
的共轭转置得到在
RIS
设备协助下，配备单个接收天线的用户终端接收到的信号
Y(t)
；步骤
S114、
依据
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的复合基带等效信道
g
q
的共轭转置获得
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的可实现信息速率
[0010]如上所述的
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其中，优选的是，步骤
S120
还包括如下子步骤：步骤
S121、
依据配备单个接收天线的用户终端接收到的信号
Y(t)
计算得到整流天线模型的平均输出
DC
；步骤
S122、
依据
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的可实现信息速率和整流天线模型的平均输出
DC
，定义
RIS
辅助
MISO SWIPT
系统的速率
‑
能量区域；步骤
S123、
通过可实现信息速率
RIS
矢量
α
、
功率分割比和速率
‑
能量区域中的基站总发射功率，对整流天线模型的平均输出
DC
进行约束，以提出
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的目标优化问题
。
[0011]如上所述的
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其中，优选的是，步骤
S130
还包括如下子步骤：步骤
S1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤
S110、
建立
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统；步骤
S120、
获取
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的平均输出
DC
，并对该平均输出
DC
进行约束，以提出
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的目标优化问题；步骤
S130、
针对提出的
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的目标优化问题进行求解，获得最优系统参数，以在后续使用
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统中运行最优系统参数
。2.
根据权利要求1所述的
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其特征在于，
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统包括：基站
、RIS
设备和用户终端；其中，基站配备有
B
＞1个天线，
RIS
设备具有
N
个反射元件，用户终端具有单个接收天线；基站在
RIS
设备的辅助下，在
Q
＞1个正交的且具有均匀间隔的子带上向用户终端同时发送发射信号和能量
。3.
根据权利要求2所述的
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其特征在于，建立
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统后，还包括如下子步骤：步骤
S111、
获取
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的子带
q
上的复合基带等效信道
g
q
的共轭转置步骤
S112、
获取基站处在时刻
t
时所有天线上传输的信号
X(t)
；步骤
S113、
依据基站处在时刻
t
时所有天线上传输的信号
X(t)
和子带
q
上的复合基带等效信道
g
q
的共轭转置得到在
RIS
设备协助下，配备单个接收天线的用户终端接收到的信号
Y(t)
；步骤
S114、
依据
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的复合基带等效信道
g
q
的共轭转置获得
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的可实现信息速率
4.
根据权利要求3所述的
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其特征在于，步骤
S120
还包括如下子步骤：步骤
S121、
依据配备单个接收天线的用户终端接收到的信号
Y(t)
计算得到整流天线模型的平均输出
DC
；步骤
S122、
依据
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的可实现信息速率和整流天线模型的平均输出
DC
，定义
RIS
辅助
MISO SWIPT
系统的速率
‑
能量区域；步骤
S123、
通过可实现信息速率
RIS
矢量
α
、
功率分割比和速率
‑
能量区域中的基站总发射功率，对整流天线模型的平均输出
DC
进行约束，以提出
RIS
辅助的
MISO SWIPT
系统的目标优化问题
。5.
根据权利要求4所述的
RIS
辅助的无线携能通信系统的波形波束形成方法，其特征在于，步骤
S130
还包括如下子步骤：步骤
S131、
固定信息预编码器
u
I
、
功率预编码器
u
p
与功率分割比对
RIS
无源波束形成的子目标优化问题进行求解，获得最优
RIS
矢量
α
^
；步骤
S132、
空域和频域的设计解耦，进行独立优化，并变化变量的大小，获得最优有源信息预编码器和最优有源功率预编码器；
步骤
S133、
固定

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，那顺乌力吉，铁勇，董娜，陈冉鑫，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：