[发明专利]基于IRS的无线能量传输网络的用户总速率最大化方法

权利要求书

1.一种基于IRS的无线能量传输网络的用户总速率最大化方法，其特征在于，包括：

S1：建立基于IRS辅助的无线能量传输网络系统模型；

S2：获取PTBS到用户、PTBS到IRS、IRS到用户、用户到IRS、IRS到IRBS和用户到IRS的传输信道状态信息；

S3:根据所述传输信道状态信息传输信道状态信息，联合优化时间分配变量α、PTBS的能量束矩阵V、IRBS的接收波束成形矩阵W以及上下行的IRS反射角θ^d和θ^u构建用户总速率最大化优化问题；

S4:求解所述用户总速率最大化优化问题的最优参数。

2.根据权利要求1所述的基于IRS的无线能量传输网络的总速率最大化方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

建立基于IRS辅助的无线能量传输网络系统模型，包括PTBS、IRBS、K个单天线用户设备以及一个包含N_r个单元的IRS，其中PTBS和IRBS的天线数量为N_b；

所述PTBS发送的能量信号直射至所述K个单天线用户设备，并通过所述IRS反射至所述K个单天线用户设备；

所述K个单天线用户设备通过获取的能量发送信息信号，所述K个单天线用户设备发送的信息信号直射至所述IRBS，并通过所述IRS反射至所述IRBS。

3.根据权利要求1所述的基于IRS的无线能量传输网络的总速率最大化方法，其特征在于，所述步骤S3具体为将所述用户总速率最大化优化问题表述为：

其中表示PTBS的最大传输功率。

4.根据权利要求3所述的基于IRS的无线能量传输网络的总速率最大化方法，其特征在于，步骤S4具体为采用坐标块下降算法将公式(8)的问题转化为三个子问题分别为：

优化时间分配变量α；

优化IRBS接收波束成形矩阵W和上行时IRS反射角θ^u；

优化PTBS的能量束矩阵V和下行时IRS反射角θ^d；

通过迭代求解每一个子问题，最后得到问题的解。

5.根据权利要求4所述的基于IRS的无线能量传输网络的总速率最大化方法，其特征在于，优化时间分配变量α及具体为：

给定W,V,θ^d,θ^u的值，公式(8)转化为：

其中

采用内点法求解时间分配变量α的最优解。

6.根据权利要求4所述的基于IRS的无线能量传输网络的总速率最大化方法，其特征在于，所述优化IRBS接收波束成形矩阵W和上行时IRS反射角θ^u，具体为联合优化IRBS接收波束成形矩阵W和上行时IRS反射角θ^u。

7.根据权利要求6所述的基于IRS的无线能量传输网络的总速率最大化方法，其特征在于，利用最小化权重均方误差引入辅助变量将公式(8)转化为：

采用坐标块下降算法将公式(11)转化为优化IRBS的波束成形矩阵W、优化辅助变量Υ^u和优化上行时IRS反射角θ^u三个子问题，并通过迭代三个子问题进行联合优化迭代求解。

8.根据权利要求4所述的基于IRS的无线能量传输网络的总速率最大化方法，其特征在于，所述优化PTBS的能量束矩阵V和下行时IRS反射角θ^d具体为联合优化PTBS的能量束矩阵V和下行时IRS反射角θ^d。