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专利号: 2021114909221
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 电通信技术
更新日期:2023-11-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种认知无线供电反向散射通信网络鲁棒优化方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:建立基于下垫式的认知无线供电反向散射通信网络的信号传输模型;

所述认知无线供电反向散射通信网络包括一个主发射机、一个主接收机、N个次级发射机和N个次级接收机;在第一阶段次级发射机进行能量收集;在第二阶段次级发射机以时分多址接入协议向相对应的次级接收机反射信号;在第三个阶段次级发射机利用前两个阶段收集的能量向对应的次级接收机主动传输数据;建立的信号传输模型具体包括:定义P0为主发射机的发射功率,在能量收集阶段t1,第n个次级发射机收集的能量为:其中,ηn∈[0,1]表示次级发射机n的能量收集效率;gn表示主发射机到次级发射机n的信道增益;

在反向散射阶段t2,次级发射机n采用时分多址接入的方式向次级接收机n进行反射信息;在反射时隙τn内次级发射机n到次级接收机n的反射速率 表示为:其中,W表示带宽,βn表示次级发射机n的反射系数,hn表示次级发射机n到次级接收机n的信道增益, 表示次级接收机n的背景噪声功率;在能量收集阶段t1和反射时隙τn内第n个次级发射机总的收集能量 为:在主动传输阶段t3,在时隙αn内次级发射机n到次级接收机n的数据传输速率Rn为:其中,Pn表示时隙αn内次级发射机n的发射功率;

S2:考虑次级接收机传输速率约束、主接收机的服务质量约束、能量收集约束、反射系数和时间约束,构建次级系统吞吐量最大化的资源分配问题,表达式为:其中,g为主发射机到主接收机的信道增益, 为次级发射机n到主接收机的信道增益,表示主接收机的噪声功率;C1表示在反向散射信息阶段,次级接收机n的最小速率约束表示最小速率门限;C2表示在主动传输信息阶段,次级接收机n的最小速率约束,min表示最小速率门限;C3和C4表示主接收机的服务质量约束,γ 表示主接收机的最小服务质量门限;C5表示收集的能量要大于自身电路消耗的能量与主动传输信息阶段消耗的能量之和;C6~C8表示传输时隙约束;C9表示次级发射机n的反射系数约束;

S3:考虑参数不确定性,对鲁棒资源分配问题进行建模,具体包括:考虑不确定性参数的加性模型,且假设信道估计误差服从高斯分布,即其中, 和 表示不确定性集合; 表示第n个次级发射机到第n个次级接收机的估计信道增益; 表示第n个次级发射机到主接收机的估计信道增益; 表示第n个次级发射机到第n个次级接收机的信道估计误差,服从均值为零,方差为 的高斯分布;

表示第n个次级发射机到主接收机的信道估计误差,服从均值为零,方差为的高斯分布;

P1相对应的鲁棒资源分配问题P2为

其中, 表示在反射时隙τn次级接收机n反射速率的中断概率约束, 表示次级接收机n反射速率门限,ωn∈[0,1]表示次级接收机n的中断概率门限; 表示在主动传输时隙αn次级接收机n主动传输信息的中断概率约束, 表示主动传输速率门限,υn∈[0,1]表min示次级接收机n的中断概率门限; 和 表示主接收机的中断概率约束,γ 表示主接收机的服务质量门限,ζ∈[0,1]表示中断概率门限,该门限用于保护主接收机的最小服务质量需求;Pr{·}表示中断概率;

S4:利用Q函数和变量替换法,将步骤S3构建的问题转化为等价的凸优化形式,并利用拉格朗日对偶法获得传输时间、发射功率和反射系数的解析解,具体包括以下步骤:S41:利用Q函数将中断概率约束转化为确定性约束;

S42:基于变量替换法,引入辅助变量 处理存在的耦合变量约束;

S43:采用拉格朗日对偶理论,求得凸优化问题的解析解。