[發明專利]一種智能反射面輔助的無線傳感器網絡的資源分配方法

在審

• 申請號: 202110971274.5
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113709687A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 朱政宇;徐金雷;楚征;孫鋼燦;李錚;楊晨一;郝萬明;劉沛佳;王寧;王忠勇
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04W84/18;H04Q9/00;H04B7/145;H04B7/06;H04W72/04;H04W72/08;G16Y10/75;G16Y20/30
• 代理公司: 鄭州匯科專利代理事務所(特殊普通合伙) 41147
• 代理人: 穆艷菡

1.一種智能反射面輔助的無線傳感器網絡的資源分配方法，其特征在于，包括:

S1：建立基于智能反射面輔助的多天線功率發射站通過能量波束成形為多個物聯網設備無線充電的系統模型，每個設備都利用收集的能量與接入點連接進行信息傳輸；

S2：聯合優化能量波束成形、傳輸時間調度以及反射面相移約束，構建系統和吞吐量最大化的問題；

S3：提出了一種交替優化的低復雜度方案，以封閉形式導出最優的無線信息傳輸的智能反射面相移，并通過拉格朗日對偶方法、卡魯什-庫恩-塔克條件和優化-最小化算法得到能量波束成形、時間分配和無線能量傳輸的相移的最優解。

2.根據權利要求1所述的一種智能反射面輔助的無線傳感器網絡的資源分配方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：

考慮一個IRS輔助的WPSN，多天線PS采用能量波束成形來向K個物聯網設備傳輸無線能量，物聯網設備使用收集的能量向接入點發送信息，利用IRS反射系數被動反射射頻能量和信息信號，假設PS配備N_T發射天線，IRS由N_R反射元件組成，而AP和所有物聯網設備均為單天線節點，信道系數以及IRS-AP分別定義為和

3.根據權利要求1所述的一種智能反射面輔助的無線傳感器網絡的資源分配方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

IRS輔助的WPSN中使用一個通用的先服務后傳輸協議，持續時間設置為T，下行鏈路WET持續時間為同時，IRS收集能量信號，并反射信號，此外，上行鏈路帶寬持續時間也采用時分多址(TDMA)。其中每個物聯網設備的上行鏈路WIT持續時間由表示。時間分配滿足定義在的持續時間內作為與相移相關聯的對角矩陣，假設在收集的所有能量都用于其信息傳輸，上行鏈路帶寬持續時間從而實現最大可達吞吐量，在可實現吞吐量由下式給出

其中，η∈[0,1]是能量轉換效率，w表示滿足的PS的能量波束形成||w||²≤P₀，P₀是PS處可用的最大發射功率，σ²是接入點的噪聲方差，聯合優化能量波束成形、傳輸時間調度以及反射面相移約束，構建系統和吞吐量最大化的問題

||w||²≤P₀. (2c)

在問題(2)中，(2a)是IRS相移約束，(2b)表示傳輸時間約束，(2c)是PS的PS發射功率約束。

4.根據權利要求1所述的一種智能反射面輔助的無線傳感器網絡的資源分配方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

提出了一個低復雜度的交替優化方案，首先給定的WET IRS相移，通過應用特征值分解，以及拉格朗日對偶方法和卡魯什庫恩-塔克(KKT)條件，分別導出了最優閉環能量波束成形和傳輸時間分配，然后，對于給定的能量波束成形和傳輸時間分配，優化-最小化(MM)算法推導出了WET的閉式IRS相移。