【技術實現步驟摘要】
本公開涉及通信，尤其涉及一種無線攜能通信方法及裝置、通信系統。
技術介紹
1、為6g關鍵技術之一，無線攜能通信被視為為大量低功耗設備提供綠色高效能源的有效手段。然而由于長距離通信中障礙物的阻擋，路徑損耗較大，導致系統能耗較高，同步無線信息和電力傳輸(swipt)技術有望成為6g不可或缺的組成部分。swipt技術依賴于無線能量傳輸技術，利用相同的頻段和波形，可以同時進行能量和信息的傳輸，以實現能量接收機和信息接收機的協同工作。接入點(ap)根據信道狀態信息，通過優化能量波束和信息波束賦形，來平衡能量接收和信息傳輸性能，但是，由于能量和信息發射都集中在ap處，當接收機處于障礙物的陰影區域時，路徑損耗較大，因此，swipt系統的傳輸效率和傳輸范圍在長距離傳輸中并不理想。為了改善swipt系統的能耗性能，可重構智能反射面(ris)作為一種新興技術被提出。在ris平面上有大量的反射單元元件,可以通過可編程門陣列等電路的編碼控制,改變元件相位或者振幅參數,調整入射信號的幅度和方向，從而擴大信號的覆蓋范圍，因此，利用ris可以減輕swipt系統長距離通信引起的傳輸損耗問題。
2、然而現有的研究涉及到的無源ris輔助的swipt系統的功耗依舊較高，且無源ris僅具備反射功能而不具備透射功能，頻譜空間利用有限，有源ris盡管可以通過放大信號來減少衰減，卻依舊不具備透射功能，無源透射反射雙功能可重構智能表面(star-ris)雖然具備透射和反射的功能，但其并不能對信號進行放大，因此，既可以將信號放大，又能將其透射和反射，從而更大程度上降
技術實現思路
1、本公開提出了一種無線攜能通信方法及裝置、通信系統技術方案。
2、根據本公開的一方面，提供了一種無線攜能通信方法，包括：
3、以最小化接入點/基站發射功率為目標，在滿足信息接收機通信速率和最小能量接收機功率約束的條件下進行建模，確定有源透射反射雙功能可重構智能表面輔助的無線攜能通信系統對應的目標函數；
4、對所述目標函數進行求解，確定最小化接入點/基站發射功率對應的最終優化的主動波束成形變量及最終優化的被動波束成形變量。
5、優選地，所述對所述目標函數進行求解，確定最小化接入點/基站發射功率對應的最終優化的主動波束成形變量及最終優化的被動波束成形變量的方法，包括：
6、步驟201：固定所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數對應的被動波束成形變量，利用所述被動波束成形變量求解優化所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數的主動波束成形變量；
7、步驟202：利用優化的主動波束成形變量及所述目標函數中被動波束成形變量優化目標函數，對固定的被動波束賦形變量進行求解優化，得到優化的被動波束賦形變量；
8、步驟203：固定所述優化的被動波束成形變量，再次利用所述優化的被動波束成形變量及所述主動波束成形變量優化目標函數對上一次所述優化的主動波束成形變量再次優化；
9、重復步驟201-步驟202/步驟203，直至，所述主動波束成形變量優化目標函數收斂及所述被動波束成形變量優化目標函數收斂，確定最小化接入點/基站發射功率對應的最終優化的主動波束成形變量及最終優化的被動波束成形變量。
10、優選地，所述固定所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數對應的被動波束成形變量，利用所述被動波束成形變量求解優化所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數的主動波束成形變量的方法，包括：獲取被動反射波束成形矩陣及放大倍率矩陣p；基于所述被動反射波束成形矩陣及所述放大倍率矩陣p，確定所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數對應的被動波束成形變量基于固定/給定的被動波束成形變量，利用所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數，對主動波束成形變量{wi,vj}進行求解，得到優化的主動波束成形變量。
11、優選地，所述利用優化的主動波束成形變量及所述目標函數中被動波束成形變量優化目標函數，對固定的被動波束賦形變量進行求解優化，得到優化的被動波束賦形變量的方法，包括：基于優化的主動波束成形變量，利用所述目標函數中被動波束成形變量優化目標函數，對被動反射波束成形變量進行求解，得到優化的被動反射波束成形變量。
12、優選地，所述固定所述優化的被動波束成形變量，再次利用所述優化的被動波束成形變量及所述主動波束成形變量優化目標函數對上一次所述優化的主動波束成形變量再次優化的方法，包括：基于所述優化的被動波束成形變量，利用所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數，對所述主動波束成形變量{wi,vj}再次求解，得到進一步優化的主動波束成形變量。
13、優選地，基于固定/給定的被動波束成形變量/優化的被動波束成形變量，利用所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數，對主動波束成形變量{wi,vj}進行求解/再次求解，得到優化的主動波束成形變量的方法，包括：基于每個所述信息接收機的第一窄帶準靜態衰落信道矩陣放大倍率矩陣p、有源透射反射雙功能可重構智能表面的透射系數矩陣從接入點/基站到有源源透射反射雙功能可重構智能表面的第二窄帶準靜態衰落信道矩陣g，確定對應的信息接收機的透射信號對應的第一待構建矩陣基于有源透射反射雙功能可重構智能表面到每個所述能量接收機的第三窄帶準靜態衰落信道矩陣及第二預編碼向量、放大倍率矩陣p、有源透射反射雙功能可重構智能表面的反射系數矩陣從接入點/基站到有源源透射反射雙功能可重構智能表面的第二窄帶準靜態衰落信道矩陣g，確定對應的能量接收機的透射信號對應的第二待構建矩陣分別基于每個信息接收機的透射信號對應的第一待構建矩陣及每個能量接收機的透射信號對應的第二待構建矩陣確定對應的信息接收機的透射信號對應的第一矩陣及能量接收機的反射信號對應的第二矩陣分別基于每個信息接收機的第一預編碼向量wi及每個能量接收機的第二預編碼向量vj，確定每個信息接收機對應的第一預編碼矩陣及每個能量接收機的第二預編碼矩陣利用所述第一預編碼矩陣的跡及所述二預編碼矩陣的跡，對所述主動波束成形變量優化目標函數進行優化，得到第一優化目標函數；利用所述第一預編碼矩陣、所述二預編碼矩陣、所述第一矩陣及所述第二矩陣，對所述滿足信息接收機通信速率和最小能量接收機功率約束的條件進行優化，得到所述第一優化目標函數對應的約束條件；進而，利用所述第一優化目標函，對主動波束成形變量{wi,vj}進行求解/再次求解，得到優化的主動波束成形變量。
14、優選地，還包括：對所述第一優化目標函數對應的約束條件進一步優化，消除非凸約束，得到半正定松弛形式對應的第一優化目標函數；進而，利用所述半正定松弛形式對應的第一優化目標函，對主動波束成形變量{wi,vj}進行求解/再次求解，得到優化的主動波束成形變量。
15、優選地，基于優化的主動波束成形變量，利用所述目標函數中被動波束成形變量優化目標函數，對被動反射波束成形變量進行求解/再次求解，得到優化的被動反射波束成形變量的方本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種無線攜能通信方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的無線攜能通信方法，其特征在于，所述對所述目標函數進行求解，確定最小化接入點/基站發射功率對應的最終優化的主動波束成形變量及最終優化的被動波束成形變量的方法，包括：
3.根據權利要求2所述的無線攜能通信方法，其特征在于，所述固定所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數對應的被動波束成形變量，利用所述被動波束成形變量求解優化所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數的主動波束成形變量的方法，包括：獲取被動反射波束成形矩陣及放大倍率矩陣P；基于所述被動反射波束成形矩陣及所述放大倍率矩陣P，確定所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數對應的被動波束成形變量基于固定/給定的被動波束成形變量，利用所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數，對主動波束成形變量{wi,vj}進行求解，得到優化的主動波束成形變量；和/或，
4.根據權利要求3所述的無線攜能通信方法，其特征在于，基于固定/給定的被動波束成形變量/優化的被動波束成形變量，利用所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數，對主動波
5.根據權利要求3-4任一項所述的無線攜能通信方法，其特征在于，基于優化的主動波束成形變量，利用所述目標函數中被動波束成形變量優化目標函數，對被動反射波束成形變量進行求解/再次求解，得到優化的被動反射波束成形變量的方法，包括：對給定的/優化的被動反射波束成形變量進行泰勒展開處理，確定被動波束成形變量優化目標函數對應的凸上界；利用所述凸上界，對所述被動波束成形變量優化目標函數進行優化，得到第二優化目標函數；基于優化的主動波束成形變量，利用所述第二優化目標函數，對被動反射波束成形變量進行求解/再次求解，得到優化的被動反射波束成形變量；和/或，
6.根據權利要求1-5任一項所述的無線攜能通信方法，其特征在于，所述以最小化接入點/基站發射功率為目標，在滿足信息接收機通信速率和最小能量接收機功率約束的條件下進行建模，確定有源透射反射雙功能可重構智能表面輔助的無線攜能通信系統對應的目標函數的方法，包括：獲取接入點/基站的主動波束成形變量及其對應的信息接收機的通信速率和能量接收機接收到的功率、有源透射反射雙功能可重構智能表面的被動反射波束成形矩陣；在所述信息接收機的通信速率、所述能量接收機接收到的功率及所述被動反射波束成形矩陣的約束條件下，將所述主動波束成形變量中所有信息接收機的第一預編碼向量wi和所有能量接收機的第二預編碼向量vj對應的第一最小值函數配置為所述目標函數中的主動波束成形變量優化目標函數；和/或，
7.根據權利要求1-6任一項所述的無線攜能通信方法，其特征在于，在所述確定有源透射反射雙功能可重構智能表面輔助的無線攜能通信系統對應的目標函數之前，每個所述信息接收機通信速率的確定方法，包括：分別獲取有源透射反射雙功能可重構智能表面到每個所述信息接收機的第一窄帶準靜態衰落信道矩陣及第一預編碼向量、放大倍率矩陣P、有源透射反射雙功能可重構智能表面的透射系數矩陣從接入點/基站到有源源透射反射雙功能可重構智能表面的第二窄帶準靜態衰落信道矩陣G；基于所述有源透射反射雙功能可重構智能表面到每個所述信息接收機的第一窄帶準靜態衰落信道矩陣及預編碼向量、放大倍率矩陣、有源透射反射雙功能可重構智能表面的透射系數矩陣、從接入點/基站到有源源透射反射雙功能可重構智能表面的第二窄帶準靜態衰落信道矩陣，確定每個所述信息接收機通信速率；和/或，
8.根據權利要求2-7任一項所述的無線攜能通信方法，其特征在于，確定所述目標函數中被動波束成形變量優化目標函數的方法，包括：獲取透射信號和/或反射信號對應的給定的/優化的被動波束成形變量Qk、懲罰因子η；計算所述被動波束成形變量對應的核范數和譜范數；將所述懲罰因子、所述核范數和所述譜范數的差值對應的第二最小值函數，配置為所述目標函數中被動波束成形變量優化目標函數；和/或，
9.一種無線攜能通信裝置，其特征在于，包括：
10.一種通信系統，其特征在于，應用如權利要求1至8中任意一項所述的無線攜能通信方法；或，包括：如權利要求9所述的無線攜能通信裝置。
...【技術特征摘要】
1.一種無線攜能通信方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的無線攜能通信方法，其特征在于，所述對所述目標函數進行求解，確定最小化接入點/基站發射功率對應的最終優化的主動波束成形變量及最終優化的被動波束成形變量的方法，包括：
3.根據權利要求2所述的無線攜能通信方法，其特征在于，所述固定所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數對應的被動波束成形變量，利用所述被動波束成形變量求解優化所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數的主動波束成形變量的方法，包括：獲取被動反射波束成形矩陣及放大倍率矩陣p；基于所述被動反射波束成形矩陣及所述放大倍率矩陣p，確定所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數對應的被動波束成形變量基于固定/給定的被動波束成形變量，利用所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數，對主動波束成形變量{wi,vj}進行求解，得到優化的主動波束成形變量；和/或，
4.根據權利要求3所述的無線攜能通信方法，其特征在于，基于固定/給定的被動波束成形變量/優化的被動波束成形變量，利用所述目標函數中主動波束成形變量優化目標函數，對主動波束成形變量{wi,vj}進行求解/再次求解，得到優化的主動波束成形變量的方法，包括：
5.根據權利要求3-4任一項所述的無線攜能通信方法，其特征在于，基于優化的主動波束成形變量，利用所述目標函數中被動波束成形變量優化目標函數，對被動反射波束成形變量進行求解/再次求解，得到優化的被動反射波束成形變量的方法，包括：對給定的/優化的被動反射波束成形變量進行泰勒展開處理，確定被動波束成形變量優化目標函數對應的凸上界；利用所述凸上界，對所述被動波束成形變量優化目標函數進行優化，得到第二優化目標函數；基于優化的主動波束成形變量，利用所述第二優化目標函數，對被動反射波束成形變量進行求解/再次求解，得到優化的被動反射波束成形變量；和/或，
6.根據權利要求1-5任一項所述的無線攜能通信方法，其特征在于，所述以最小化接入點/基站發射功率為目標，在滿足信息接收機通信速率和最小能量接收機功率約束的條件下進行建模，確定有...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李世黨，仲麗娟，魏明生，高傳喆，端思軼，賈騏宇，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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