1.本发明所采用的技术方案为:一种基于能量收集的全双工中继和智能反射面联合传输方法,具体包括以下步骤:
1)根据建立的混合通信网络模型,本发明对中继以及用户处接收到的信号进行了推导。对于中继在全双工模式下产生的自干扰以及智能反射面对中继造成的互干扰,本发明通过能量收集技术将干扰信号转化为能量,为能量受限的中继设备供能。进一步,得到了中继处的信噪比(signal to noise ratio,SNR)γ1以及用户处的信干噪比(signal to interference plus noise ratio,SINR)γ2。
2)根据对信号模型的分析,建立基于真实应用场景下的传输功耗模型。系统的传输总功耗可以表示为Ptotal=p1+p2+pIRS+p0+pAP+pU,其中pIRS,p0,pAP和pU分别表示IRS,中继节点,AP以及用户处的硬件设备固定功率消耗,p1和p2分别表示AP和中继的发射功率。令PW=pIRS+p0+pAP+pU,于是,系统的能量效率最大化问题可以表示为其中B表示传输带宽。
3)由于目标函数是一个非凸优化问题,因此无法直接找到全局最优解。于是,本发明提出了一种交替优化的方法,通过迭代优化设备的发射功率和IRS的反射系数矩阵来求解优化问题。
首先,给定IRS反射系数矩阵Θ来优化AP和中继的发射功率p1和p2,然后利用优化后的发射功率p1和p2来更新IRS的反射系数矩阵Θ。对于分数形式的目标函数,本发明引入辅助变量λ将非凸问题近似的表示为且λ的值满足H(p1,p2,λ)=0。
4)每次迭代中给定λ,设备的发射功率也被迭代优化。首先将初始的p1和更新的λ带入表达式H(p1,p2,λ),p2的求解可以通过将p2的一阶导数设置为零得到,即由 给出。同样地,给定更新后的p2作为问题H(p1,p2,λ)中的固定值,AP的发射功率p1的最优解也应该满足
5)根据给定λ,交替优化发射功率p1和p2的值,直到p1和p2收敛,然后根据
更新辅助变量λ,直到H(p1,p2,λ)收敛。在得到最优的p1和p2
后,对反射系数矩阵Θ进行优化。采用交替优化的方法,优化反射系数矩阵Θ,每次迭代时Θ的更新满足 通过对 和进行求解,得到每个元素的相位值,于是可以更新Θ中每个元素的相位。在交替优化方法中,以最大化能量效率η为目标,不断交替优化发射功率矩阵以及反射系数矩阵,直到最后收敛于ηmax。
2.基于权利要求1所述的一种基于能量收集的全双工中继和智能反射面联合传输方法,其特征在于将能量收集、智能反射面和全双工中继技术进行结合,提出了一种混合模式传输方法,提高了无线通信的设计自由度。
3.基于权利要求1所述的一种基于能量收集的全双工中继和智能反射面联合传输方法,其特征在于求解非凸优化问题的交替优化方法。
4.基于权利要求1所述的一种基于能量收集的全双工中继和智能反射面联合传输方法,其特征在于求解分数形式目标函数的非线性分数规划的方法。