[发明专利]联合IRS和无线供电的系统后向链路优化方法及系统

说明书

本发明涉及6G无线通信网络技术领域，公开了一种联合IRS和无线供电的系统后向链路优化方法及系统，包括：S1、基站将主链路信号发送给智能反射表面和多个集群，所述智能反射表面将所述主链路信号反射转发给多个所述集群，每个所述集群均包括一个接收机和多个BD设备；S2、多个所述BD设备在对应的时隙将接收到的主链路信号作为载波来调制并传输各自的物联网信息给对应的所述接收机，在传输时，将所述时隙分为两个阶段，在第一阶段所述BD设备进行无源的后向散射传输，同时采用无线供电技术收集能量，在第二阶段，所述BD设备通过收集到的能量进行有源的后向散射传输。本发明最大化系统后向散射链路的和速率并对抗了BD间干扰。

技术领域

本发明涉及6G无线通信网络技术领域，具体涉及一种联合IRS和无线供电的系统后向链路优化方法及系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，高带宽、低时延为未来的万物互联提供了基础，但是物联网(Internet of Things，IoT)时代的到来也带来了一系列问题，比如海量的IoT设备接入无线通信网络中造成了极大的频谱资源占用，不仅浪费了大量的频谱资源，还一定程度上影响蜂窝用户之间的正常通信。另外，大量的IoT节点同时工作会带来巨大的能耗问题，当然这些基础设施的建设也会带来巨大的成本。

共生无线电(Symbiotic Radio,SR)是一种协作式的环境反向散射通信，具有高频谱效率、高能量效率和低成本的优势。该系统由两条主要的通信链路组成：主链路(蜂窝链路、WiFi等服务于用户)和次链路(IoT链路，传输物联网节点收集到的物联网信息)，次链路将自己的IoT信息调制到接收的主链路信号上，并通过无源的IoT设备(反向散射设备Backscatter Device,BD)将调制后的信息再反射给接收机(用户)，以达到物联网信息通信的目的。在这个过程中，次链路不仅共享了主链路的频谱，还共享了主链路的发射机也就是基站(Base Station,BS)和接收机(用户)等一系列基础设施，并且反向散射设备是无源的，不产生额外的能量资源消耗且成本低。因此共生无线电技术被看作是未来海量物联网设备接入无线通信网络最有效的解决办法之一。

同时，智能反射表面(Intelligent Reflecting Surface,IRS)是一种具有高频谱效率、高能量效率及低成本的无线通信辅助技术，近年来引起了无线通信领域的广泛关注，被认为是下一代无线通信的关键技术之一。智能反射表面由大量低成本的无源反射单元构成，各个单元可以独立的调整其反射系数(包括幅度和相位)，通过对数学理论的优化，根据实际通信系统的需求智能地重构无线信道环境，以达到增强有用信号、抑制干扰信号以及保护安全隐私等目的。

专利号“202210198813.0”公开了“一种联合IRS技术和SR技术的物联网链路优化方法及系统”(称为“前案”)，利用了共生无线电和智能反射表面具有高频谱效率、高能量效率和低成本的优势，使次链路不仅共享了主链路的频谱，也共享了主链路的发射机和接收机等一系列的基础设施；并且通过引入的智能反射表面来动态调整基站与接收机、IoT设备之间的信道，增强有用信号、抑制干扰信号，二者相互配合，从而有效解决多用户场景下的共生通信系统中海量的IoT设备占用大量频谱资源，减弱信息传输速率，影响蜂窝用户通信的问题。并且，IoT设备是无源的，不产生额外的能量资源消耗。此外，该物联网链路优化方法还引入了用户匹配的策略和模型解算方法，在多用户场景下为每一个IoT设备匹配可达最优速率的接收机，从而使物联网信息传输的总速率在满足主链路最低传输速率需求的前提下达到最大，但是前案并没有考虑到如下情况：

目前存在多用户、大规模BD设备的场景，大规模BD设备的接入会加剧共生通信系统的双重衰落效应(即由于BD设备的无源特性，导致基站-BD设备及BD设备-接收机的两条链路的衰落)，场景更复杂，容纳网络节点更多，在此种场景下，如何使后向散射链路的和速率最优，是急需解决的问题。

发明内容