北京科技大学马晖获国家专利权
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龙图腾网获悉北京科技大学申请的专利一种降低IRS辅助MIMO多需求无线能量传输发射功率的方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119582886B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411410862.1,技术领域涉及:H04B7/04;该发明授权一种降低IRS辅助MIMO多需求无线能量传输发射功率的方法是由马晖;王婷;张海君设计研发完成,并于2024-10-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种降低IRS辅助MIMO多需求无线能量传输发射功率的方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种降低IRS辅助MIMO多需求无线能量传输发射功率的方法,涉及通信技术领域。所述方法应用于包含一个多天线能量发射端ES、多个多天线能量接收端ER、以及至少一个智能反射面IRS的通信系统,通过对ES波束成形和IRS反射波束成形进行优化,能够在保证所有ER能量收集需求的前提下降低ES的发射功率。相较于无IRS辅助的MIMO多需求无线能量传输,在能量收集需求相同的情况下,使用本发明方法进行波束成形优化后的IRS辅助MIMO多需求无线能量传输的发射功率有着显著的下降。此外,本发明未使用半正定松弛进行IRS反射波束成形优化,保证了相对较低的复杂度。
本发明授权一种降低IRS辅助MIMO多需求无线能量传输发射功率的方法在权利要求书中公布了:1.一种降低IRS辅助MIMO多需求无线能量传输发射功率的方法,其特征在于,所述方法应用于包含一个多天线能量发射端ES、K个多天线能量接收端ER、以及至少一个智能反射面IRS的通信系统;当所述通信系统中有多个IRS时,在逻辑上合并为一个IRS; 所述通信系统中,ES的天线数量为ER个数为K,每个ER的天线数量为N,IRS反射单元个数为I;在IRS辅助下,ES向ER发射M个能量波束,记对应第m个能量波束的波束成形向量为IRS反射波束成形矩阵为Ψ=diagψ1,..,ψI,其中表示维复矩阵的集合,ψi=expjφi表示第i个IRS反射单元上的波束成形系数,φi表示由IRS反射单元引入的相位偏移,diag·为对角矩阵生成函数;将ES至第k个ER的信道、ES至IRS的信道、以及IRS至第k个ER的信道分别记作和 所述方法对ES波束成形和IRS反射波束成形进行优化,在保证所有ER能量收集需求的前提下降低ES的发射功率: S1、利用信道估计得出Hd,k,Hr,k以及G的值,根据实际情况设定第k个ER的能量收集需求Pr,k以及所有ER的能量收集效率η,预设惩罚系数ρ0,内层循环门限∈10,外层循环门限∈20;设外层循环计数器v=0,令其中I为单位矩阵; S2、求解优化问题1: 其中,·H表示共轭转置运算,tr·表示求迹运算;优化问题1是标准的凸优化问题,通过内点法进行求解,获得的最优解为通过特征值分解为: 其中,和分别代表第m个最大特征值及其对应的特征向量,rank·表示矩阵的秩,令 S3、设内层循环计数器l=0,令中间变量βk,m,n=||ck,m,n||,辅助变量对偶变量k=1,..,K,n=1,..,N,其中hr,k,n为Hr,k的第n列,hd,k,n为Hd,k的第n列,为对角线矩阵对角线上的第i个元素,·T表示转置运算; S4、根据式3计算向量θl+1; 其中 S5、根据式4和5,并行计算向量k=1,..,K,n=1,...,N; 其中,bk,m,n=ck,m,nβk,m,n; S6、根据式6并行计算向量 S7、令l=l+1; S8、若则继续步骤S9,否则跳转至步骤S4; S9、令其中表示共轭运算; S10、若v=0则令v=v+1并跳转至步骤S2,否则继续步骤S11; S11、若则跳转至步骤S13,否则继续步骤S12; S12、令v=v+1,跳转至步骤S2; S13、令 S14、输出所达到的最小ES发射功率以及与其对应的能量波束数目M*、能量波束成形向量和反射波束成形矩阵Ψ*。
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