[發明專利]雙IRS輔助的無線攜能速率分拆通信網絡的優化方法

在審

• 申請號: 202210396039.4
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN115103375A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 張廣馳;龐海艦;崔苗;劉圣海;王日明;王昆
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 禹小明

本發明提供了雙IRS輔助的無線攜能速率分拆通信網絡的優化方法，涉及無線攜能通信技術領域。包括步驟：S1、建立雙IRS輔助的無線攜能速率分拆通信網絡系統；S2、確定系統優化目標的原問題；S3、將原問題簡化為若干個子問題，對不可解的子問題進行凸優化，從而使子問題可解；S4、采用交替優化的方法對所有可解的子問題進行交替迭代求解，得到在系統參數滿足預設的初始約束條件下，使系統中最小用戶通信速率最大化的各系統參數；本技術方案將雙IRS和基于速率分拆的無線攜能系統結合起來，建立雙IRS輔助的無線攜能速率分拆通信網絡系統，并考慮最大化最小用戶的通信速率，從而在用戶能量采集要求下，實現用戶通信速率的最大化及兼顧公平性。

技術領域

本發明涉及無線攜能通信技術領域，更具體地，涉及一種雙IRS輔助的無線攜能速率分拆通信網絡的優化方法。

背景技術

智能反射平面(Intelligent reflecting surface,IRS)是一項能夠有效提高無線通信系統的資源利用率以及擴大通信覆蓋范圍的革命性新技術，其由大量低成本的無源反射元件構成，通過在軟件層面調節反射元件的系數能夠實現動態調整反射信號的相移，從而重新配置無線傳播信道，使得通信系統的性能得到提升。與傳統的中繼技術相比，利用IRS進行信號反射傳輸能夠避免繁雜的信號放大與再生，具有更低的硬件成本和部署成本。

無線電信號同時用于無線信息和功率傳輸的雙重用途(Simultaneous wirelessinformation and power transfer,SWIPT)一直是無線通信的研究熱點，一種典型的SWIPT的工作場景是基站以一定的功率廣播無線電信號給位于基站附近的異構的用戶終端。這些用戶主要可以劃分為三類，一類是僅要求從接收的無線電信號中解碼出信息的信息接收用戶，另一類是僅要求將接收的無線電信號轉換為可用電能的能量接收用戶，最后一類是既要求從無線電信號中解碼出信息也要求將無線電信號轉為電能的混合接收用戶。混合接收用戶是最常見的一類用戶，其主要有兩種特殊的信號接收器，一種為時間分割(Time-splitting,TS)接收器，即在給定的工作時間跨度內，一部分時間內接收到的無線電信號全部用于信息解碼，另一部分時間內接收到的無線電信號全部用于電能轉換；另一種為功率分割 (Power-splitting,PS)接收器，即接收到的無線電信號將劃分為兩部分，一部分信號用于信息解碼，另一部分信號用于電能轉換，兩個過程同時進行。實際上，時間分割接收器為功率分割接收器的特例，功率分割接收器在應用上更具一般性。

速率分拆多址接入技術(Rate-splitting Multiple Access,RSMA)是多天線多用戶下行通信系統中更具靈活性和更為強大的一種多址接入技術，已有的常見的空分多址接入技術(Space-Division Multiple Access,SDMA)和非正交多址接入技術(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)都是其特例。SDMA的特點是在空間域利用發射端的多天線對發射信號進行線性預編碼以區分服務用戶減小用戶間的通信干擾，對于特定的用戶而言，在進行信號接收時會將其他用戶的信號全部看做干擾噪聲。NOMA的特點是在功率域利用發射端的多天線對發射信號進行線性疊加預編碼，在用戶端進行連續干擾消除技術(Successive interference cancellation,SIC)解碼其他用戶的信息，從而在接收的疊加信號中消除被解碼用戶的信號帶來的影響，達到消除干擾的目的。SDMA和NOMA分別是RSMA的兩個極端特例，SDMA是“將干擾完全當作噪聲處理”，NOMA是“將干擾完全解碼消除處理”，而RSMA是一種折中的方案，即“只把部分干擾看作噪聲，只解碼部分的干擾進行消除”，因此在不同的通信環境下RSMA能夠為提升通信速率和服務質量，以及降低實現復雜度等方面提供更靈活的設計空間。