申请/专利权人：重庆邮电大学

申请日：2022-08-19

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN115379478B

主分类号：H04W24/02

分类号：H04W24/02;H04W24/06;H04B7/145

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.12.09#实质审查的生效;2022.11.22#公开

摘要：本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于RIS辅助数能同传网络鲁棒能耗优化方法；该方法包括：构建基于RIS辅助数能同传网络模型并获取RIS辅助数能同传网络传输过程中的相关参数；根据基于RIS辅助数能同传网络模型构建有界信道不确定模型；根据相关参数和有界信道不确定模型，联合优化基站的波束形成向量、RIS的相移、功率分配因子、能量采集时间和每个用户的发射功率，建立基于总能量消耗最小化的资源分配问题；求解基于总能量消耗最小化的资源分配问题，获得鲁棒的总能耗最小化资源分配方案；本发明考虑了能量收集的非线性和不完善的信道状态信息，具有最低的能量消耗，缓解了资源不匹配的问题，更有利于在实际系统中部署。

主权项：1.一种基于RIS辅助数能同传网络鲁棒能耗优化方法，其特征在于，包括：S1：构建基于RIS辅助数能同传网络模型并获取RIS辅助数能同传网络传输过程中的相关参数，相关参数包括CBU的接收信号、CBU的接收能量、CBU第一吞吐量、IR接收信号和CBU第二吞吐量；基于RIS辅助数能同传网络模型包括：在数能同传阶段，多天线基站向CBU发送无线信号，每个CBU接收来自多天线基站的直接信号和来自RIS的反射信号；在主动传输阶段，CBU向IR发送无线信号，IR接收来自CBU的信号；S2：根据基于RIS辅助数能同传网络模型构建有界信道不确定模型；有界信道不确定模型表示为： 其中，RF表示基站通过RIS到第k个CBU的信道矩阵变化集合，Rh表示基站到第k个CBU的信道向量变化集合，Rq表示通过RIS从第k个CBU到IR的信道向量变化集合，Rg表示第k个CBU到IR的信道系数变化集合，F表示基站通过RIS到第k个CBU的估计信道矩阵，表示基站到第k个CBU的估计信道向量，表示通过RIS从第k个CBU到IR的估计信道向量，表示第k个CBU到IR的估计信道系数，Fk表示基站通过RIS到第k个CBU的信道矩阵，hD,k表示基站到第k个CBU的信道向量，qk表示通过RIS从第k个CBU到IR的信道向量，gD,k表示第k个CBU到IR的信道系数，ΔFk表示基站通过RIS到第k个CBU的估计信道矩阵误差，ΔhD,k表示基站到第k个CBU的估计信道向量误差，Δqk表示通过RIS从第k个CBU到IR的估计信道向量误差，ΔgD,k表示第k个CBU到IR的估计信道系数误差，表示第一不确定区域半径，表示第二不确定区域半径，表示第三不确定区域半径，表示第四不确定区域半径，k∈{1,2…K}；S3：根据相关参数和有界信道不确定模型，联合优化基站的波束形成向量、RIS的相移、功率分配因子、能量采集时间和每个用户的发射功率，建立基于总能量消耗最小化的资源分配问题；S4：利用S程序方法将基于总能量消耗最小化的资源分配问题转化为确定性问题，采用基于块坐标下降的迭代算法，结合逐次凸逼近和基于罚函数的方法将确定性问题转化成凸优化问题；基于总能量消耗最小化的资源分配问题表示为： 其中，Etotal表示总能量消耗，表示第k个CBU在数能同传阶段的吞吐量，表示第k个CBU在主动传输阶段的吞吐量，表示第k个CBU在数能同传阶段的最小吞吐量阈值，表示第k个CBU在主动传输阶段的最小吞吐量阈值，表示第k个CBU的接收能量，pk表示第k个CBU的发射功率，T表示RIS辅助数能同传网络传输过程的帧长度，t1表示数能同传阶段帧长度，表示第k个CBU的电路功耗，wk表示从基站到第k个CBU的波束成形向量，Pmax表示基站的最大发射功率阈值，K表示CBU数量，ρk表示第k个CBU的功率分配因子，vn表示在数能同传阶段RIS第n个反射单元的相移参数，en表示在主动传输阶段RIS第n个反射单元的相移参数；基于S过程方法和最坏情况方法将原不确定性问题转化为确定性优化问题，基于总能量消耗最小化的资源分配问题被重写为： 其中，χk是用来松弛的辅助变量；代表能量采集约束，表示第k个CBU的接收能量；PBS,Pe和PIR分别是基站、每个反射元件和IR的电路功耗；中间变量Fl表示基站通过RIS到第l个CBU的估计信道矩阵，表示基站到第l个CBU的估计信道向量，且且和为非负的辅助变量；e表示在主动传输阶段RIS的相移调控向量，为估计信道向量，IN+1表示N+1维的单位矩阵，IMN+M表示MN+M维的单位矩阵，M表示基站的天线数；σ2表示噪声，l∈{1,2…K}；pj表示第j个CBU的发射功率，j∈{k+1…K}； Zk表示第k个CBU的能量饱和度阈值，表示第k个CBU的灵敏度阈值，ak表示第一陡度常数，bk表示第二陡度常数；S5：求解凸优化问题，获得鲁棒的总能耗最小化资源分配方案即最优的基站波束形成向量、RIS的相移、功率分配因子、能量采集时间和每个用户的发射功率。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 重庆邮电大学 一种基于RIS辅助数能同传网络鲁棒能耗优化方法

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