[发明专利]一种基于智能反射平面的空中计算系统设计方法

权利要求书

1.一种基于智能反射平面的空中计算系统设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1、通过信道估计获得当前的直射信道系数以及反射信道系数；

步骤2、固定智能反射平面系数{w_j}，优化传输端发射功率{p_k}和接收端去噪系数η，具体包括以下步骤：

步骤201、对传输端发射功率{p_k}和接收端去噪系数η的优化问题写为下式

0≤w_j≤2π，j＝1，...，N

式(1)中，p_k表示传输端设备k的发射功率，共有K个传输端设备；表示从传输端设备k到接收端的上行信道系数；g表示从智能反射平面到接收端的上行信道系数；表示从传输端设备k到智能反射平面的上行信道系数；σ²表示当前噪声方差；表示传输端设备k的平均发射功率约束；

步骤202、对式(1)所示的优化问题进行拉格朗日展开之后，将由式(1)表示的原优化问题转化为式(2)表示的无约束问题：

式(2)中，λ_k表示第k个拉格朗日系数，表示第k个设备的组合信道；

步骤203、固定智能反射平面系数{w_j}、接收端去噪系数η和拉格朗日系数{λ_k}求解得到传输端最优发射功率如式(3)所示：

式(3)中，为传输端设备k的最优发射功率；

步骤204、将得到的传输端最优发射功率作为传输端发射功率{p_k}回代到式(2)所示的拉格朗日函数中后，得到最优的接收端去噪系数η应满足式(4)所示的方程：

式(4)中，

步骤205、搜索得到满足式(4)所示方程的接收端去噪系数η，即为最优的接收端去噪系数η；

步骤206、基于当前的拉格朗日系数{λ_k}和步骤205获得的接收端去噪系数η，计算式(3)的最优发射功率然后通过次梯度优化的方法迭代更新拉格朗日系数{λ_k}，其中次梯度为返回步骤203重新计算得到传输端最优发射功率直至逼近目标值后进入步骤3；

步骤3、将上一步得到的传输端最优发射功率和接收端去噪系数η代入式(1)所示的优化问题中，得到由智能反射平面系数{w_j}作为单一变量的优化问题，并进一步将之转化为如式(5)所示的凸问题：

V≥0

式(5)中，ρ表示惩罚系数，

求解式(5)所示的凸问题并获得最优的V，对获得的最优的V进行切比雪夫分解之后可以得到满足式(1)的最优的智能反射平面系数{w_j}；

步骤4、返回步骤2，将步骤3得到的最优的智能反射平面系数{w_j}代入式(1)，直到计算得到的式(1)中的目标函数值收敛，获得最优的智能反射平面系数{w_j}、传输端最优发射功率以及最优的接收端去噪系数η。

2.如权利要求1所述的一种基于智能反射平面的空中计算系统设计方法，其特征在于，步骤3中利用DC技术将式(1)所示的优化问题转化为式(5)所示的凸问题。