[發明專利]一種認知無線供電反向散射通信網絡魯棒優化方法

在審

• 申請號: 202111490922.1
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114222318A
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 徐勇軍;楊浩克;陳前斌;周繼華;陳量;葉榮飛;黃東
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04B17/382;H04B17/391;H04B7/22
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

1.一種認知無線供電反向散射通信網絡魯棒優化方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1：建立基于下墊式的認知無線供電反向散射通信網絡的信號傳輸模型；

S2：考慮次級接收機傳輸速率約束、主接收機的服務質量約束、能量收集約束、反射系數和時間約束，構建次級系統吞吐量最大化的資源分配問題；

S3：考慮參數不確定性，對魯棒資源分配問題進行建模；

S4：利用Q函數和變量替換法，將步驟S3構建的問題轉化為等價的凸優化形式，并利用拉格朗日對偶法獲得傳輸時間、發射功率和反射系數的解析解。

2.根據權利要求1所述的認知無線供電反向散射通信網絡魯棒優化方法，其特征在于，步驟S1中，所述認知無線供電反向散射通信網絡包括一個主發射機、一個主接收機、N個次級發射機和N個次級接收機；在第一階段次級發射機進行能量收集；在第二階段次級發射機以時分多址接入協議向相對應的次級接收機反射信號；在第三個階段次級發射機利用前兩個階段收集的能量向對應的次級接收機主動傳輸數據。

3.根據權利要求2所述的認知無線供電反向散射通信網絡魯棒優化方法，其特征在于，步驟S1中，建立的信號傳輸模型具體包括：定義P₀為主發射機的發射功率，在能量收集階段t₁，第n個次級發射機收集的能量為：

其中，η_n∈[0,1]表示次級發射機n的能量收集效率；g_n表示主發射機到次級發射機n的信道增益；

在反向散射階段t₂，次級發射機n采用時分多址接入的方式向次級接收機n進行反射信息；在反射時隙τ_n內次級發射機n到次級接收機n的反射速率表示為：

其中，W表示帶寬，β_n表示次級發射機n的反射系數，h_n表示次級發射機n到次級接收機n的信道增益，表示次級接收機n的背景噪聲功率；在能量收集階段t₁和反射時隙τ_n內第n個次級發射機總的收集能量為：

在主動傳輸階段t₃，在時隙α_n內次級發射機n到次級接收機n的數據傳輸速率R_n為：

其中，P_n表示時隙α_n內次級發射機n的發射功率。

4.根據權利要求3所述的認知無線供電反向散射通信網絡魯棒優化方法，其特征在于，步驟S2中，構建的次級系統吞吐量最大化的資源分配問題的表達式為：

其中，g為主發射機到主接收機的信道增益，為次級發射機n到主接收機的信道增益，表示主接收機的噪聲功率；C₁表示在反向散射信息階段，次級接收機n的最小速率約束表示最小速率門限；C₂表示在主動傳輸信息階段，次級接收機n的最小速率約束，表示最小速率門限；C₃和C₄表示主接收機的服務質量約束，γ^min表示主接收機的最小服務質量門限；C₅表示收集的能量要大于自身電路消耗的能量與主動傳輸信息階段消耗的能量之和；C₆～C₈表示傳輸時隙約束；C₉表示次級發射機n的反射系數約束。