[发明专利]一种室内太赫兹BWP和功率调度方法及装置

说明书

本发明公开了一种室内太赫兹BWP和功率调度方法及装置，利用智能反射表面IRS和NOMA补偿太赫兹波不适合在室内传输的缺点，将太赫兹配合IRS传播的室内环境转化为信道模型，将室内太赫兹IRS辅助系统中的最佳无线资源调度转换为具有随机约束的功能优化设计；采用PPO来训练策略和相应的动作，以调度功率和带宽，演员部分产生连续的功率调度，评论者部分产生离散的带宽调度；同时采用梯度辅助原始对偶求解得到这两种资源调度的最优解，然后提出了迭代联合带宽和功率调度方法来最大限度地提高信息传输速率以及经济效益。本发明不仅能够实现对室内带宽和功率资源的合理调度，而且能够实现经济效益和能量有效性的最大化。

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，特别涉及一种IRS辅助场景下基于PPO对偶训练的室内太赫兹BWP和功率调度方法及装置。

背景技术

在无线通信技术的发展中，频谱资源一直是稀缺和宝贵的资源。如今，毫米波作为无线通信的关键技术之一，受到了业界和学术界的广泛关注。在即将到来的6G时代，太赫兹将以其更高的带宽和更窄的波束引发科学技术的革命性发展。但是，太赫兹波在空气中传播时，水分子会造成传输损耗，因此太赫兹通信更适合于短距离通信。但是，在室内环境中有许多障碍，例如家具，电器和移动的人，而太赫兹波的波长非常短。因此，室内的通信阻断效果非常大。

为解决上述问题，智能反射表面(IRS)是一项全新的技术，可以通过在平面上集成大量相对便宜的无源反射元件来智能地重新配置发射信号，从而显著改善反射率无线通信网络的性能。一些研究提出要建立一个IRS辅助的同时无线信息和功率传输系统，以提高能量收集性能。同时，与传统的正交多路访问技术相比，非正交多址接入技术(NOMA)可以提供更多的吞吐量负载和用户要求，从而提高整个系统的性能。

然而，在资源调度方面，现有技术主要针对功率的调度，而忽略了对带宽部分(BWP)的考虑，从射频信号处理的角度来看，使用宽带宽可能会导致不必要的功耗，导致资源难以合理利用，进而影响经济效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种室内太赫兹BWP和功率调度方法及装置，利用近似策略优化算法(PPO)的演员-评论者(Actual-Critic)结构来实现功率和带宽两种资源调度，并引入原始对偶加快训练速度，从而实现对室内带宽和功率资源的合理调度，同时保证设备供应商的经济效益和能量有效性的最大化。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下方案：

一方面，提供一种室内太赫兹BWP和功率调度方法，包括以下步骤：

S1、初始化无线接入设备、用户以及智能反射表面的各项参数及状态，包括最初的发射功率p₀，策略参数θ₀:＝{μ₀,σ₀}，拉格朗日乘子λ₀,φ₀；

S2、从一个截断的标准正态分布里抽取样本

S3、计算太赫兹路损L(f,d)以及信道增益h_j,k，包括无线接入设备到每个用户的传输路径和无线接入设备经过智能反射表面再反射到用户的传输路径；

S4、将初始条件送入资源调度通式中；

S5、将从信道状态矩阵H_JK得到的信道状态送入PPO算法中；

S6、根据得到的新策略参数集θ和产生的调度动作计算对于梯度的估计；

S7、利用原始对偶优化算法更新原始对偶的变量，直至奖励达到收敛；

S8、输出学习后的动作，调度的带宽因子β和功率p，以及最后的系统性能函数g₀(x)；

S9、遍历所有用户，重复步骤S2到步骤S7，完成对于所有用户的调度；