利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024109873153
申请人: 重庆交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种面向抗干扰的RIS辅助FDMA物联网的资源调度方法,其特征在于,所述方法包括:S1:建立关于无线能量站、RIS、物联网无线设备、干扰器以及信息接收器的系统模型;

S2:基于所述系统模型的总带宽和下行链路无线能量传输阶段以及上行链路无线信息传输阶段双阶段相移的限制,构建系统总吞吐量计算模型,该模型以最大化系统总吞吐量为目标;

S3:对于目标函数里的多个耦合变量,应用拉格朗日对偶方法结合KKT条件,推导时间调度问题封闭形式的最优解;

S4:为了优化能量传输阶段的相移,在信息传输阶段,利用二次变换技术,结合单元分块坐标下降算法和复圆流形算法,对相移进行进一步优化;

S5:采用AO算法交替优化下行链路无线能量传输阶段以及上行链路无线信息传输阶段双阶段的RIS相移,获得RIS相位的最优闭式解;

步骤S3中,采用拉格朗日对偶方法,并使用KKT条件,以封闭形式导出最优传输时间调度和带宽分配,具体包括:处理目标函数的相移部分,改写为:

2

其中,ηk表示无线能量站处的能量转换效率,Pt表示无线能量站处的发射功率;σ是噪声功率;无线能量站与 的信道状态信息表示为 无线能量站与RIS的信道状态信息表示为 RIS与 的信道状态信息表示为 与IR的信道状态信息表示为 与RIS的信道状态信息表示为 J与RIS的信道状态信息表示为 J与IR的信道状态信息表示为 RIS与IR的信道状态信息表示为分别表示为

2 2 2 2

d0,k=|gd,k+grΘ0gr,k|=|gd,k+θ0ak|;d1,k=|hd,k+hkΘ1h0|=|hd,k+θ1bk|;

2

tJ=|gd,k+θ1cJ| ,k∈[1,K]; ak

=diag(gr)gr,k,bk=diag(hk)h0,cJ=diag(gJ)h0,第一约束条件为:

第二约束条件为:

第一约束条件为传输时隙约束,第二约束条件为FDMA带宽分配约束。

2.根据权利要求1所述的资源调度方法,其特征在于,步骤S1中的系统模型具体包括:一个无线能量站、一个RIS、K个物联网无线设备、一个干扰器以及一个信息接收器,其中,Dk表示第k个物联网无线设备,所述干扰器位于所述RIS和信息接收器之间,J表示干扰器,向信息接收器以功率PJ发射干扰信,IR表示信息接收器,所述RIS装备了N个反射元件;其中:所述无线能量站拥有一个稳定的电源,用于通过无线传输的方式向共计K个物联网无线设备提供能量;所述物联网无线设备用于接收来自无线能量站的能源补给,并利用接收到的能量向信息接收器发送其信息;所述RIS用于通过调整RIS各个反射单元的相位,形成定向波束,增强对信息接收器的信号强度;所述干扰器用于在物联网无线设备向信息接收器发送信息的时段内会发出干扰信号;所述信息接收器用于接收由物联网无线设备发送并上传的信息。

3.根据权利要求2所述的资源调度方法,其特征在于,所述系统模型采用频分多址协议,一个完整的操作周期总带宽被设置为B,则有: bk表示第k个物联网无线设备所分配到的带宽。

4.根据权利要求3所述的资源调度方法,其特征在于,

所述系统模型的传输周期分为两个阶段,第一阶段是下行能量传输,在时隙τ0中,无线能量站以功率Pt和全带宽B向K个物联网无线设备传输能量;第二个阶段是上行信息传输,在时隙τ1中,K个物联网无线设备利用上阶段采集到的能量,同时向信息接收器发送信息。

5.根据权利要求4所述的资源调度方法,其特征在于,

在能量传输阶段,所述RIS用于反射来自无线能量基站的载波,以此增强所述物联网无线设备接收到的能量;

在信息传输阶段,所述RIS不仅反射物联网无线设备发出的信息载波,而且通过智能设计,减少对干扰信号的传播,以提高所述信息接收器的信号与噪声比。

6.一种面向抗干扰的RIS辅助FDMA物联网的资源调度装置,用于实现权利要求1‑5任一所述的资源调度方法,其特征在于,包括:系统模型建立单元,用于建立关于无线能量站、RIS、物联网无线设备、干扰器以及信息接收器的系统模型;

系统总吞吐量计算模型建立单元,用于基于所述系统模型的总带宽和下行链路无线能量传输阶段以及上行链路无线信息传输阶段双阶段相移的限制,构建系统总吞吐量计算模型,该模型以最大化系统总吞吐量为目标;

模型推导单元,用于对于目标函数里的多个耦合变量,应用拉格朗日对偶方法结合KKT条件,推导时间调度问题封闭形式的最优解;

第一迭代处理单元,为了优化能量传输阶段的相移,在信息传输阶段,利用二次变换技术,结合单元分块坐标下降算法和复圆流形算法,对相移进行进一步优化;

第二迭代处理单元,采用AO算法交替优化下行链路无线能量传输阶段以及上行链路无线信息传输阶段双阶段的RIS相移,获得RIS相位的最优闭式解。

7.根据权利要求6所述的的资源调度装置,其特征在于,系统模型建立单元建立的系统模型具体包括:一个无线能量站、一个RIS、K个物联网无线设备、一个干扰器以及一个信息接收器,其中,Dk表示第k个物联网无线设备,所述干扰器位于所述RIS和信息接收器之间,所述RIS装备了N个反射元件;其中:所述无线能量站拥有一个稳定的电源,用于通过无线传输的方式向共计K个物联网无线设备提供能量;所述物联网无线设备用于接收来自无线能量站的能源补给,并利用接收到的能量向信息接收器发送其信息;所述RIS用于通过调整RIS各个反射单元的相位,形成定向波束,增强对信息接收器的信号强度;所述干扰器用于在物联网无线设备向信息接收器发送信息的时段内会发出干扰信号;所述信息接收器用于接收由物联网无线设备发送并上传的信息。