[发明专利]双IRS辅助的无线携能速率分拆通信网络的优化方法

说明书

本发明提供了双IRS辅助的无线携能速率分拆通信网络的优化方法，涉及无线携能通信技术领域。包括步骤：S1、建立双IRS辅助的无线携能速率分拆通信网络系统；S2、确定系统优化目标的原问题；S3、将原问题简化为若干个子问题，对不可解的子问题进行凸优化，从而使子问题可解；S4、采用交替优化的方法对所有可解的子问题进行交替迭代求解，得到在系统参数满足预设的初始约束条件下，使系统中最小用户通信速率最大化的各系统参数；本技术方案将双IRS和基于速率分拆的无线携能系统结合起来，建立双IRS辅助的无线携能速率分拆通信网络系统，并考虑最大化最小用户的通信速率，从而在用户能量采集要求下，实现用户通信速率的最大化及兼顾公平性。

技术领域

本发明涉及无线携能通信技术领域，更具体地，涉及一种双IRS辅助的无线携能速率分拆通信网络的优化方法。

背景技术

智能反射平面(Intelligent reflecting surface,IRS)是一项能够有效提高无线通信系统的资源利用率以及扩大通信覆盖范围的革命性新技术，其由大量低成本的无源反射元件构成，通过在软件层面调节反射元件的系数能够实现动态调整反射信号的相移，从而重新配置无线传播信道，使得通信系统的性能得到提升。与传统的中继技术相比，利用IRS进行信号反射传输能够避免繁杂的信号放大与再生，具有更低的硬件成本和部署成本。

无线电信号同时用于无线信息和功率传输的双重用途(Simultaneous wirelessinformation and power transfer,SWIPT)一直是无线通信的研究热点，一种典型的SWIPT的工作场景是基站以一定的功率广播无线电信号给位于基站附近的异构的用户终端。这些用户主要可以划分为三类，一类是仅要求从接收的无线电信号中解码出信息的信息接收用户，另一类是仅要求将接收的无线电信号转换为可用电能的能量接收用户，最后一类是既要求从无线电信号中解码出信息也要求将无线电信号转为电能的混合接收用户。混合接收用户是最常见的一类用户，其主要有两种特殊的信号接收器，一种为时间分割(Time-splitting,TS)接收器，即在给定的工作时间跨度内，一部分时间内接收到的无线电信号全部用于信息解码，另一部分时间内接收到的无线电信号全部用于电能转换；另一种为功率分割 (Power-splitting,PS)接收器，即接收到的无线电信号将划分为两部分，一部分信号用于信息解码，另一部分信号用于电能转换，两个过程同时进行。实际上，时间分割接收器为功率分割接收器的特例，功率分割接收器在应用上更具一般性。

速率分拆多址接入技术(Rate-splitting Multiple Access,RSMA)是多天线多用户下行通信系统中更具灵活性和更为强大的一种多址接入技术，已有的常见的空分多址接入技术(Space-Division Multiple Access,SDMA)和非正交多址接入技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)都是其特例。SDMA的特点是在空间域利用发射端的多天线对发射信号进行线性预编码以区分服务用户减小用户间的通信干扰，对于特定的用户而言，在进行信号接收时会将其他用户的信号全部看做干扰噪声。NOMA的特点是在功率域利用发射端的多天线对发射信号进行线性叠加预编码，在用户端进行连续干扰消除技术(Successive interference cancellation,SIC)解码其他用户的信息，从而在接收的叠加信号中消除被解码用户的信号带来的影响，达到消除干扰的目的。SDMA和NOMA分别是RSMA的两个极端特例，SDMA是“将干扰完全当作噪声处理”，NOMA是“将干扰完全解码消除处理”，而RSMA是一种折中的方案，即“只把部分干扰看作噪声，只解码部分的干扰进行消除”，因此在不同的通信环境下RSMA能够为提升通信速率和服务质量，以及降低实现复杂度等方面提供更灵活的设计空间。