[发明专利]基于智能反射面反向散射通信的数据卸载通信方法及系统

权利要求书

1.基于智能反射面反向散射通信的数据卸载通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、建立基于智能反射面反向散射通信的无线供能移动边缘计算系统，无线供能移动边缘计算系统包括一个能量站、无线设备、智能反射面和储能器；能量站的射频信号作为无线设备的能量源，无线设备分别连接智能反射面和储能器，智能反射面在第一阶段收集并存储能量，智能反射面在第二阶段释放能量用于反向散射通信卸载数据比特到移动边缘计算服务器；

智能反射面在第一阶段T₁，入射智能反射面的信号能量一部分用于本地计算和能量收集电路，剩余部分存入储能器中；智能反射面接收的信号y_I,1为：

智能反射面的收集功率E为：

E＝χT₁P||Hw₁||²

其中，χ为智能反射面的能量收集效率，P为能量站的发射功率，H为从能量站到智能反射面的信道增益，w₁为能量站在第一阶段的波束成形，n_I是智能反射面的高斯白噪声；

智能反射面在第二阶段T₂，储能器中保存的能量被用于智能反射面反向散射通信和本地计算电路；反向散射通信卸载数据比特R_b为：

无线设备执行的本地计算比特R_c及无线设备相应的能耗E_c为：

其中，W为带宽，K为移动边缘计算服务器数量，γ_k,2为移动边缘计算服务器k的信干噪比，T_c为本地计算时间，f_c为CPU的计算频率，C_c为CPU计算单位比特所需周期数，ε_c为无线设备的处理器中CPU能耗系数；

S2、联合优化步骤S1无线供能移动边缘计算系统中能量站的波束成形、智能反射面的反向散射矩阵、智能反射面第一阶段和第二阶段过程的时间分配以及本地计算时间，建立计算和比特最大化目标函数；

S3、分解步骤S2的计算和比特最大化目标函数为三个问题，对单位时间能量收集最大化问题，调用半定松弛方法以及奇异值分解或高斯随机化方法求得能量站的波束成形最优解，使智能反射面收集到能量用于本地计算电路消耗和数据卸载能量消耗；对反向散射通信速率最大化问题，依二次变换和块坐标下降法求得智能反射面的反向散射矩阵最优解，使智能反射面与移动边缘计算服务器之间的通信速率最大化；对时间参数T₁、T₂和T_c的优化问题，联合能量站的波束成形最优解和反向散射矩阵的最优解，再利用线性规划法求解得最优时间分配或取值，使本地计算比特与数据卸载比特的和最大化，完成数据卸载通信。

2.根据权利要求1所述的基于智能反射面反向散射通信的数据卸载通信方法，其特征在于，步骤S1中，移动边缘计算服务器k收到信号y_k,2为：

移动边缘计算服务器k的信干噪比γ_k,2为：

其中，P为能量站的发射功率，为能量站到移动边缘计算服务器的信道增益，w₂为能量站在第二阶段的波束成形，s为原信号，K为移动边缘计算服务器数量，为智能反射面的共轭转置波束成形向量，x_i为调制后的载信信号，Φ_k为能量站到智能反射面的信道增益对角矩阵，n_k为移动边缘计算服务器的高斯白噪声，为能量站在第二阶段的共轭转置波束成形矩阵，θ_k为智能反射面调制后的波束成形向量，为高斯白噪声的方差。