1.一种基于多标签的无线供电反向散射通信网络能效优化方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:S1:建立含K个标签的无线供电反向散射通信网络信号传输模型,具体包括:基站向K个标签发送能量信号,在τk时间段,第k个标签通过调整自身的反射系数将部分解码信息发送到网关端;假设基站到标签k的信道增益定义为hk,则标签k的接收信号描述为:其中,Pk表示基站发送给标签k的发射功率;sk(τk)表示在时隙τk基站发送给标签k的信号,且满足 表示标签k处服从均值为零方差为 的加性高斯白噪声;
基于时分多址接入协议,网关的接收信号为:其中,gk表示标签k到网关的信道增益;ck(τk)表示标签k自身的反射信号,且满足2
表示网关处服从均值为零方差为σ 的加性高斯白噪声;h表示基站到网关的信道增益;
从而标签k传输时,网关接收到的信噪比为:其中,αk表示反射系数,gk表示标签k到网关的信道增益;
网关的瞬时速率为:
系统的总能耗为:
其中, 表示标签k的电路功耗;ηk∈[0,1]表示标签k的能量转换因子;
S2:考虑传输速率约束、能量收集约束、反射系数约束、发射功率约束以及传输时间约束,构建系统总能效最大化的资源分配问题,表达式为:其中,C1表示最小瞬时速率约束, 表示最小速率门限;C2表示标签k的能量收集约束,即标签k收集的能量大于其消耗的能量, 为最小能量收集门限;C3表示反射系数αk的约束;C4表示发射功率约束,Pmax表示基站的最大发射功率门限;C5表示传输时间约束;式(5)为多变量耦合的分式非凸优化问题P1;
S3:利用Dinkelbach方法、二次变换和变量替换法,将步骤S2建立的分式非凸问题转化为凸优化问题,具体包括以下步骤:S31:利用Dinkelbach方法,将目标函数转化为 其中ηEE≥0是辅助变量;
S32:利用二次变换法,引入辅助变量xk,处理目标函数,其中xk的最优值为其中βk=αkPk;
S33:利用变量替换法处理存在耦合变量的约束,将非凸优化问题P1转化为凸优化问题P6;
其中,
S4:采用拉格朗日对偶理论对凸优化问题进行求解;
基于拉格朗日对偶理论,求得凸优化问题P6最优解;利用变量替换法,求得反射系数的最优解