RIS辅助无线信息能量多用户同传系统设计

摘要

针对信息用户网络覆盖范围有限、能量用户供能受限问题，提出智能反射面辅助无线信息能量同传方案。该方案以系统采集能量最大化为目标，以每信息用户最小传输速率、基站功率预算和智能反射面相移为约束，联合优化基站波束成形矢量和智能反射面相移，因变量间存在耦合关系，致使所构建的优化问题为非凸问题，为求解该优化问题，采用交替优化算法将问题拆分成波束成形优化子问题和相移矩阵优化子问题，分别利用半定松弛方法和逐次凸逼近方法进行求解；采用类夹逼准则方法解决RIS恒模相移导致非凸性。仿真结果表明，所提方案与传统半定规划方案具有相同最优值，验证所提方案可行性。增加RIS反射单元数量和提高基站发射功率预算均能显著提升系统采集能量，当传输速率阈值提高时，系统采集能量轻微下降；同时，相较传统半定规划方案，所提方案收敛速度显著提升，计算复杂度大幅降低。方案在保证系统能量采集性能的同时，兼顾算法的高效性与低复杂度，为RIS辅助无线信息能量同传系统提供高效优化设计参考。

关键词

智能反射面 / 无线信息能量同传 / 交替优化 / 半定松弛 / 逐次凸逼近

基金资助

安徽省高校自然科学研究重点项目（2023AH050325）