1.一种基于TDMA的RIS辅助无线供电物联网抗干扰传输方法,其特征在于,所述方法包括:S1:建立关于无线能源站、RIS、物联网设备、干扰器以及信息接收器的系统模型;
S2:以时隙调度和相移为约束条件,构建抗干扰总吞吐量计算模型,该模型以最大化抗干扰总吞吐量为目标函数;
S3:针对所述目标函数,利用拉格朗日对偶方法和KKT条件推导出时隙调度的闭式最优解;
S4:在对所述时隙调度优化完成后,利用单元分块坐标下降EBCD算法和复圆流形CCM算法迭代导出相移的闭式解,并在此基础上,通过交替优化算法推导出相移的闭式最优解;
其中,反射第k个物联网设备的RIS元素相移的对角矩阵其中
和 是与第M个反射元素相关的相移和振幅,当k=0时,Θ0又称为能量反射相移矩阵,当k∈[1,K]时,Θk称为信息反射相移矩阵;
以时隙调度和相移为约束条件,构建抗干扰总吞吐量计算模型,该模型以最大化抗干扰总吞吐量为目标函数,具体包括:将第k个物联网设备在τ0时隙中收集的能量表示为:
其中ηc为第k个物联网设备的能量转换效率,Pt为无线能源站的发射功率,τ0|hrΘ0hr,k+2
hd,k|为物联网设备接收到的功率;
得出在剩余时隙中第k个物联网设备的可实现吞吐量为:2
其中Pj为干扰器处的发射功率,σ为信息接收器处的噪声功率;
则抗干扰总吞吐量计算模型为:
1×1
其中,无线能源站与第k个物联网设备的信道状态信息表示为hd,k∈C 、无线能源站与
1×M
RIS的信道状态信息表示为hr∈C 、RIS与第k个物联网设备的信道状态信息表示为hr,k∈M×1 M×1C 、RIS与信息接收器的信道状态信息表示为gr∈C 、第k个物联网设备与信息接收器的
1×1 1×M
信道状态信息表示为gd,k∈C 、第k个物联网设备与RIS的信道状态信息表示为gr,k∈C 、
1×1
干扰器与信息接收器的信道状态信息表示为gd,j∈C ,干扰器与RIS链路的信道状态信息
1×M
表示为hj∈C 。
2.根据权利要求1所述的抗干扰传输方法,其特征在于,所述S1中的系统模型具体包括:一个无线能源站、一个RIS、K个物联网设备、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M个反射元件;其中,所述无线能源站用于通过无线传输的方式向共计K个物联网设备提供能量;所述物联网设备用于接收来自无线能源站的能源补给,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设备发送并上传的信息。
3.根据权利要求2所述的抗干扰传输方法,其特征在于,所述系统模型采用时分多址协议,系统的总时隙满足 一个完整的运行周期划分为K个时隙,在下行链路能量传输阶段即时隙τ0内,无线能源站以发射功率Pt向k个物联网设备传送能量;在上行链路信息传输阶段即时隙τ1至τK内,第k个物联网设备在对应时隙τk中向信息接收器传输信息;
以及,在整个系统上行传输阶段,所述干扰器向信息接收器以恒定功率Pj发射干扰信号。
4.根据权利要求3所述的抗干扰传输方法,其特征在于,所述RIS还配备有控制器,所述控制器用于切换信道估计接受模式与传输反射模式,并提供实时信道状态信息反馈;其中,反射第k个物联网设备的RIS元素相移的对角矩阵其中
和 是与第M个反射元素相关的相移和振幅,当k=0时,Θ0又称为能量反射相移矩阵,当k∈[1,K]时,Θk称为信息反射相移矩阵。
5.一种基于TDMA的RIS辅助无线供电物联网抗干扰传输装置,用于实现权利要求1‑4任一所述的基于TDMA的RIS辅助无线供电物联网抗干扰传输方法,其特征在于,包括:系统模型建立单元,用于建立关于无线能源站、RIS、物联网设备、干扰器以及信息接收器的系统模型;
抗干扰总吞吐量计算模型搭建单元,用于以时隙调度和相移为约束条件,构建抗干扰总吞吐量计算模型,该模型以最大化抗干扰总吞吐量为目标函数;
时隙调度最优解推导单元,针对所述目标函数,利用拉格朗日对偶方法和KKT条件推导出时隙调度的闭式最优解;
相移最优解推导单元,在对所述时间调度优化完成后,利用单元分块坐标下降EBCD算法和复圆流形CCM算法迭代导出相移的闭式解,并在此基础上,通过交替优化算法推导出相移的闭式最优解。
6.根据权利要求5所述的抗干扰传输装置,其特征在于,系统模型建立单元建立的系统模型具体包括:一个无线能源站、一个RIS、K个物联网设备、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M个反射元件;其中,所述无线能源站用于通过无线传输的方式向共计K个物联网设备提供能量;所述物联网设备用于接收来自无线能源站的能源补给,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设备发送并上传的信息。