1.本发明涉及功率分配技术领域，特别是一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法及装置。
背景技术：2.通信网络中存在的传播损耗和多径衰落问题，严重恶化了通信性能。智能反射镜是一种由智能反射镜是一种由大量低功耗、低成本的无源反射单元组成的器件，各无源反射单元独立地反射信号以实现无源波束形成，从而实现重构通信环境、增强信号传输和拓展信号覆盖范围的目标。
3.因为智能反射镜具有智能调整传播环境的能力，所以可以通过创建有用的多路径，扩展覆盖范围。目前智能反射镜已成为一种新兴技术，广泛应用于不同的场景，例如物理层安全、瞬时无线信息和功率传输、移动边缘计算和隐蔽通信。
4.由于智能反射镜反射信号所需的功耗低，可视为无源中继。而传统的中继是一种有源器件，具有强大的信号处理能力，可以放大和转发、解码和转发、压缩和转发信号，但它的高硬件成本和高功耗严重制约了无线通信行业的发展。
5.如何结合智能反射镜和中继优点，现已引起学术界和工业界的广泛关注。然而，目前关于智能反射镜和中继结合的工作都集中在智能反射镜的相位优化和中继的波束形成上，而没有考虑用户和中继之间的功率分配问题，功率分配是提高总和率的一种有效方式，对总和率起着重要作用。
技术实现要素：6.本发明的目的在于提供一种系统和速率性能高、速率增益高、覆盖范围广的智能反射镜辅助双向解码中继网络的功率分配方法。
7.实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法，包括以下步骤：
8.步骤1、构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型；
9.步骤2、构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题；
10.步骤3、利用一阶泰勒近似，将非凸优化问题转化为凸优化问题；
11.步骤4、通过cvx求解出最优的用户1、用户2和双向解码转发中继的功率分配因子，此时系统的和速率即为最大和速率。
12.一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配装置，包括：
13.模型构建模块，用于构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型；
14.优化问题建立模块，用于构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题；
15.优化问题求解模块，用于利用一阶泰勒近似，将非凸优化问题转化为凸优化问题；
16.功率分配结果模块，用于通过cvx求解出最优的用户1、用户2和双向解码转发中继
的功率分配因子，此时系统的和速率即为最大和速率。
17.一种移动终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法。
18.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法中的步骤。
19.本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)考虑了各用户和双向解码转发中继的功率分配问题，并通过cvx解决了功率分配的优化问题，获得了最佳的功率分配因子，同时提高了系统和速率性能；(2)在大规模衰减下，相比较于等功率分配方法，提供的基于和速率最大化的功率分配设计方法可获得高达13.8％的速率增益。
附图说明
20.图1为本发明一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法的流程示意图。
21.图2为本发明实施例中智能反射镜辅助双向中继网络的系统模型图。
22.图3为本发明实施例中可实现的系统和速率与总功率的关系曲线图。
23.图4为本发明实施例中可实现的系统和速率与阴影变量标准差σ的关系曲线图。
具体实施方式
24.本发明一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法，包括以下步骤：
25.步骤1、构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型；
26.步骤2、构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题；
27.步骤3、利用一阶泰勒近似，将非凸优化问题转化为凸优化问题；
28.步骤4、通过cvx求解出最优的用户1、用户2和双向解码转发中继的功率分配因子，此时系统的和速率即为最大和速率。
29.作为一种具体示例，步骤1所述的构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型，具体如下：
30.步骤1.1、设定智能反射镜辅助的双向解码转发中继无线网络系统中，用户1、用户2和双向中继天线数分别为1、1和m，智能反射镜具有n个无源反射元件；用户1和用户2发射的信号分别为x1和x2，系统发射信号总功率为p，用户1、用户2和双向中继的功率分配因子分别为β1、β2和β3；
31.信号传输过程中，所经过的信道遵循大规模衰减其中，d0为参考距离，取值为1m；d为发射端与接收端之间的距离；x
σ
为阴影变量，服从均值为0、方差为σ2的分布，其中σ为阴影变量标准差；
32.步骤1.2、在第一时隙中，用户1到双向中继、用户1到智能反射镜、用户2到双向中继、用户2到智能反射镜和智能反射镜到双向中继的信道分别为h
1r
∈cm×1、h
1i
∈cn×1、h
2r
∈cm×1、h
2i
∈cn×1和h
ir
∈cm×n，智能反射镜相移矩阵θ
1i
∈(0,2π]为第i个
元件的相位；双向中继的接收噪声为nr，服从均值为0、方差为的高斯分布，则双向中继的接收信号为：
[0033][0034]
先将x2视为未知的干扰，双向中继首先将x1解码成再从(1)中消除x1的贡献，将x2解码为
[0035]
步骤1.3、在第二时隙中，双向中继采用网络编码将和编码成一个新信号，即然后每个用户将接收到的xr解码为并且重构由另一个用户发送的信号，即或设定第一时隙和第二时隙的信道存在互易性，在自我干扰消除后，用户1的接收信号为：
[0036][0037]
其中，n1为用户1的接收噪声，服从均值为0、方差为的高斯分布；
[0038]
用户2的接收信号为：
[0039][0040]
其中，n2为用户2的接收噪声，服从均值为0、方差为的高斯分布；为智能反射镜相移矩阵；θ
2i
∈(0,2π]为第i个元件的相位；
[0041]
步骤1.4、用户1
→
双向中继链路的速率为：
[0042][0043]
其中，
→
表示到；
[0044]
双向中继
→
用户2链路的速率为：
[0045][0046]
其中，
[0047]
因此用户1
→
双向中继
→
用户2链路的速率为r
12
＝min{r
1ir
,r
ri2
}；
[0048]
同理，用户2
→
双向中继链路的速率为：
[0049][0050]
其中，
[0051]
双向中继
→
用户1链路的速率为：
[0052][0053]
其中，
[0054]
因此用户2
→
双向中继
→
用户1链路的速率为r
21
＝min{r
2ir
,r
ri1
}；
[0055]
步骤1.5、用户1
→
双向中继和用户2
→
双向中继链路的多址信道速率为：
[0056][0057]
由于r
1ir
+r
2ir
＞r
mac
，因此智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统和速率为：
[0058]
r＝min{r
1ir
+r
ri1
,r
ri2
+r
2ir
,r
ri2
+r
ri1
,r
mac
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)。
[0059]
作为一种具体示例，步骤2所述的构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题，具体如下：
[0060]
θ1和θ2为常数，因此关于功率分配因子的优化问题简化为：
[0061][0062]
s.t.β1+β2+β3＝1,0＜β1,β2,β3＜1.
[0063]
r≤r
1ir
+r
ri1
,r≤r
ri2
+r
2ir
,
[0064]
r≤r
ri2
+r
ri1
,r≤r
mac
.
[0065]
作为一种具体示例，步骤3所述的利用一阶泰勒近似，将非凸优化问题转化为凸优化问题，具体如下：
[0066]
步骤3.1、约束条件r≤r
1ir
+r
ri1
、r≤r
ri2
+r
2ir
和r≤r
ri2
+r
ri1
为非凸约束，将β3＝1-β
1-β2和-β1β2的下界先后代入r≤r
1ir
+r
ri1
有以下凸约束：
[0067][0068]
同理，将β3＝1-β
1-β2和-β1β2的下界先后代入r≤r
ri2
+r
2ir
有以下凸约束：
[0069][0070]
步骤3.2、类似地，
[0071][0072]
此时(13)为非凸约束，运用一阶泰勒分别求的下界，将约束条件r≤r
ri2
+r
ri1
转化为如下凸约束：
[0073][0074]
其中，β
3t
为的可行点；
[0075]
步骤3.3、此时优化问题转化为凸优化问题，具体为：
[0076][0077]
s.t.β1+β2+β3＝1,0＜β1,β2,β3＜1.
[0078]
(11),(12),(14),r≤r
mac
.。
[0079]
本发明还提供一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配装置，包括：
[0080]
模型构建模块，用于构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型；
[0081]
优化问题建立模块，用于构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题；
[0082]
优化问题求解模块，用于利用一阶泰勒近似，将非凸优化问题转化为凸优化问题；
[0083]
功率分配结果模块，用于通过cvx求解出最优的用户1、用户2和双向解码转发中继的功率分配因子，此时系统的和速率即为最大和速率。
[0084]
作为一种具体示例，所述的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配装置，所述模型构建模块，包括：
[0085]
第一单元，功能为：设定智能反射镜辅助的双向解码转发中继无线网络系统中，用户1、用户2和双向中继天线数分别为1、1和m，智能反射镜具有n个无源反射元件；用户1和用户2发射的信号分别为x1和x2，系统发射信号总功率为p，用户1、用户2和双向中继的功率分配因子分别为β1、β2和β3；信号传输过程中，所经过的信道遵循大规模衰减，d为发射端与接收端之间的距离；x
σ
为阴影变量，服从均值为0、方差为σ2的分布，σ为阴影变量标准差；
[0086]
第二单元，功能为：在第一时隙中，确定用户1到双向中继、用户1到智能反射镜、确定用户2到双向中继、用户2到智能反射镜和智能反射镜到双向中继的信道，智能反射镜相移矩阵θ
1i
∈(0,2π]为第i个元件的相位；双向中继的接收噪声为nr，服从均值为0、方差为的高斯分布，确定双向中继的接收信号为yr；先将x2视为未知的干扰，双向中继首先将x1解码成再消除x1的贡献，将x2解码为
[0087]
第三单元，功能为：在第二时隙中，双向中继采用网络编码将和编码成一个新信号，即然后每个用户将接收到的xr解码为并且重构由另一个用户发送的信号，即或设定第一时隙和第二时隙的信道存在互易性，在自我干扰消除后，用户1和用户2的接收信号分别为y1、y2；
[0088]
第四单元，功能为：确定用户1到双向中继链路、双向中继到用户2链路的速率r
1ir
、r
ri2
，用户1到双向中继到用户2链路的速率r
12
＝min{r
1ir
,r
ri2
}；
[0089]
同理，用户2到双向中继链路、双向中继到用户1链路的速率分别为r
2ir
、r
ri1
，用户2到双向中继到用户1链路的速率为r
21
＝min{r
2ir
,r
ri1
}；
[0090]
第五单元，功能为：确定用户1到双向中继和用户2到双向中继链路的多址信道速率由于r
1ir
+r
2ir
＞r
mac
，因此智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统和速率r＝min{r
1ir
+r
ri1
,r
ri2
+r
2ir
,r
ri2
+r
ri1
,r
mac
}。
[0091]
本发明还提供一种移动终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法。
[0092]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现所述基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法中的步骤。
[0093]
进一步地，在智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统中，在中继网络和智能反射镜的帮助下，用户1与用户2能够进行双向通信。
[0094]
进一步地，由于本发明只关注两用户和双向中继之间的功率分配，所以θ1和θ2可设定为常数。
[0095]
进一步地，本发明提供的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法，既考虑了用户1到用户2通信的速率，又考虑了用户2到用户1通信的速率，还考虑了多址信道速率。
[0096]
进一步地，所述阴影变量标准差σ取值为3。
[0097]
进一步地，所述智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型，具体如下：
[0098]
设定智能反射镜辅助的双向解码转发中继无线网络系统中，用户1、用户2和双向中继天线数分别为1、1和m，智能反射镜具有n个无源反射元件；第二时隙为用户1到双向中继、用户1到智能反射镜、用户2到双向中继、用户2到智能反射镜和智能反射镜到双向中继的信道；第二时隙和第一时隙信道存在互易性。
[0099]
进一步地，所述的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配装置，还包括效果验证模块，用于通过和速率-总功率仿真结果，对功率分配结果进行验证。
[0100]
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步的详细说明。
[0101]
实施例1
[0102]
结合图1～图2，本发明基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法及装置，具体如下：
[0103]
步骤1、构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型，具体如下：
[0104]
步骤1.1、设定智能反射镜辅助的双向解码转发中继无线网络系统中，用户1、用户2和双向中继天线数分别为1、1和m，智能反射镜具有n个无源反射元件；用户1和用户2发射的信号分别为x1和x2，系统发射信号总功率为p，用户1、用户2和双向中继的功率分配因子分别为β1、β2和β3；
[0105]
信号传输过程中，所经过的信道遵循大规模衰减其中，d0为参考距离，设置为1m；d为发射端与接收端之间的距离；x
σ
为阴影变量，服从均值为0、方差为σ2的分布；
[0106]
步骤1.2、在第一时隙中，用户1到双向中继、用户1到智能反射镜、用户2到双向中继、用户2到智能反射镜和智能反射镜到双向中继的信道分别为h
1r
∈cm×1、h
1i
∈cn×1、h
2r
∈cm×1、h
2i
∈cn×1和h
ir
∈cm×n，智能反射镜相移矩阵第i个元件的相位θ
1i
∈(0,2π]；双向中继的接收噪声为nr，服从均值为0、方差为的高斯分布，则双向中继的接收信号为：
[0107]
[0108]
先将x2视为未知的干扰，双向中继首先将x1解码成再从(1)中消除x1的贡献，将x2解码为
[0109]
步骤1.3、在第二时隙中，双向中继采用网络编码将和编码成一个新信号，即然后每个用户将接收到的xr解码为并且重构由另一个用户发送的信号，即或设定第一时隙和第二时隙的信道存在互易性，在自我干扰消除后，用户1的接收信号为：
[0110][0111]
其中，n1为用户1的接收噪声，服从均值为0、方差为的高斯分布；
[0112]
用户2的接收信号为：
[0113][0114]
其中，n2为用户2的接收噪声，服从均值为0、方差为的高斯分布；为智能反射镜相移矩阵；θ
2i
∈(0,2π]为第i个元件的相位；
[0115]
步骤1.4、用户1
→
双向中继链路的速率为：
[0116][0117]
其中，
[0118]
双向中继
→
用户2链路的速率为：
[0119][0120]
其中，
[0121]
因此用户1
→
双向中继
→
用户2链路的速率为r
12
＝min{r
1ir
,r
ri2
}；
[0122]
同理，用户2
→
双向中继链路的速率为：
[0123][0124]
其中，
[0125]
双向中继
→
用户1链路的速率为：
[0126][0127]
其中，
[0128]
因此用户2
→
双向中继
→
用户1链路的速率为r
21
＝min{r
2ir
,r
ri1
}；
[0129]
步骤1.5、用户1
→
双向中继和用户2
→
双向中继链路的多址信道速率为：
[0130][0131]
由于r
1ir
+r
2ir
＞r
mac
，因此智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统和速率为：
[0132]
r＝min{r
1ir
+r
ri1
,r
ri2
+r
2ir
,r
ri2
+r
ri1
,r
mac
}
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0133]
步骤2、构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题，具体如下：
[0134]
由于本发明只关注两用户和双向中继之间的功率分配，θ1和θ2可看作是常数；
[0135]
因此提出关于功率分配因子的优化问题可简化为：
[0136][0137]
s.t.β1+β2+β3＝1,0＜β1,β2,β3＜1.
[0138]
r≤r
1ir
+r
ri1
,r≤r
ri2
+r
2ir
,
[0139]
r≤r
ri2
+r
ri1
,r≤r
mac
.
[0140]
步骤3、利用一阶泰勒近似，将非凸的优化问题转化为凸问题，具体如下：
[0141]
步骤3.1、约束条件r≤r
1ir
+r
ri1
、r≤r
ri2
+r
2ir
和r≤r
ri2
+r
ri1
为非凸约束，将β3＝1-β
1-β2和-β1β2的下界先后代入r≤r
1ir
+r
ri1
会有以下凸约束
[0142][0143]
同理，将β3＝1-β
1-β2和-β1β2的下界先后代入r≤r
ri2
+r
2ir
会有以下凸约束：
[0144][0145]
步骤3.2、类似地，
[0146][0147]
此时(13)为非凸约束，运用一阶泰勒分别求的下界，将约束条件r≤r
ri2
+r
ri1
转化为如下凸约束：
[0148][0149]
其中，β
3t
为的可行点；
[0150]
步骤3.3、此时优化问题转化为凸问题，具体为：
[0151][0152]
s.t.β1+β2+β3＝1,0＜β1,β2,β3＜1.
[0153]
(11),(12),(14),r≤r
mac
.
[0154]
步骤4、通过cvx求解出最优的用户1、用户2和双向解码转发中继的功率分配因子，
此时系统的和速率即为最大和速率。
[0155]
本实施例提供了中继天线数m＝4、智能反射镜元件数n＝16的仿真实施例。
[0156]
图3展示了中继天线数m＝4、智能反射镜元件数n＝16和阴影变量标准差σ为3时，系统和速率与总功率之间的仿真曲线。从图中可知系统和速率随着总功率的增加而增大，提供的基于和速率最大化的功率分配的和速率性能优于等功率分配。例如，当总功率分别为10dbm、20dbm和30dbm时，相比较于等功率分配，基于和速率最大化的功率分配的和速率性能分别提高了5.3％、7.6％和6.5％。
[0157]
图4展示了中继天线数m＝4、智能反射镜元件数n＝16和系统总功率为40dbm时，系统和速率与阴影变量标准差σ之间的仿真曲线。从图中可知系统和速率随着阴影变量标准差σ的增加而减小，同时验证了大规模衰减中，信号恶化严重，导致整个系统的和速率急剧下降。但提供的基于和速率最大化的功率分配的和速率性能仍然优于等功率分配。例如，当阴影变量标准差σ分别为3、4和5时，相比较于等功率分配，基于和速率最大化的功率分配的和速率性能分别提高了5.9％、8.3％和13.8％。
技术特征：1.一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型；步骤2、构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题；步骤3、利用一阶泰勒近似，将非凸优化问题转化为凸优化问题；步骤4、通过cvx求解出最优的用户1、用户2和双向解码转发中继的功率分配因子，此时系统的和速率即为最大和速率。2.根据权利要求1所述的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法，其特征在于，步骤1所述的构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型，具体如下：步骤1.1、设定智能反射镜辅助的双向解码转发中继无线网络系统中，用户1、用户2和双向中继天线数分别为1、1和m，智能反射镜具有n个无源反射元件；用户1和用户2发射的信号分别为x1和x2，系统发射信号总功率为p，用户1、用户2和双向中继的功率分配因子分别为β1、β2和β3；信号传输过程中，所经过的信道遵循大规模衰减其中，d0为参考距离，取值为1m；d为发射端与接收端之间的距离；x
σ
为阴影变量，服从均值为0、方差为σ2的分布，其中σ为阴影变量标准差；步骤1.2、在第一时隙中，用户1到双向中继、用户1到智能反射镜、用户2到双向中继、用户2到智能反射镜和智能反射镜到双向中继的信道分别为h
1r
∈c
m
×1、h
1i
∈c
n
×1、h
2r
∈c
m
×1、h
2i
∈c
n
×1和h
ir
∈c
m
×
n
，智能反射镜相移矩阵θ
1i
∈(0,2π]为第i个元件的相位；双向中继的接收噪声为n
r
，服从均值为0、方差为的高斯分布，则双向中继的接收信号为：先将x2视为未知的干扰，双向中继首先将x1解码成再从(1)中消除x1的贡献，将x2解码为步骤1.3、在第二时隙中，双向中继采用网络编码将和编码成一个新信号，即然后每个用户将接收到的x
r
解码为并且重构由另一个用户发送的信号，即或设定第一时隙和第二时隙的信道存在互易性，在自我干扰消除后，用户1的接收信号为：其中，n1为用户1的接收噪声，服从均值为0、方差为的高斯分布；用户2的接收信号为：其中，n2为用户2的接收噪声，服从均值为0、方差为的高斯分
布；为智能反射镜相移矩阵；θ
2i
∈(0,2π]为第i个元件的相位；步骤1.4、用户1
→
双向中继链路的速率为：其中，
→
表示到；双向中继
→
用户2链路的速率为：其中，因此用户1
→
双向中继
→
用户2链路的速率为r
12
＝min{r
1ir
,r
ri2
}；同理，用户2
→
双向中继链路的速率为：其中，双向中继
→
用户1链路的速率为：其中，因此用户2
→
双向中继
→
用户1链路的速率为r
21
＝min{r
2ir
,r
ri1
}；步骤1.5、用户1
→
双向中继和用户2
→
双向中继链路的多址信道速率为：由于r
1ir
+r
2ir
＞r
mac
，因此智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统和速率为：r＝min{r
1ir
+r
ri1
,r
ri2
+r
2ir
,r
ri2
+r
ri1
,r
mac
}
ꢀꢀꢀꢀ
(9)。3.根据权利要求2所述的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法，其特征在于，步骤2所述的构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题，具体如下：θ1和θ2为常数，因此关于功率分配因子的优化问题简化为：s.t.β1+β2+β3＝1,0＜β1,β2,β3＜1.r≤r
1ir
+r
ri1
,r≤r
ri2
+r
2ir
,r≤r
ri2
+r
ri1
,r≤r
mac
.。
4.根据权利要求3所述的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法，其特征在于，步骤3所述的利用一阶泰勒近似，将非凸优化问题转化为凸优化问题，具体如下：步骤3.1、约束条件r≤r
1ir
+r
ri1
、r≤r
ri2
+r
2ir
和r≤r
ri2
+r
ri1
为非凸约束，将β3＝1-β
1-β2和-β1β2的下界先后代入r≤r
1ir
+r
ri1
有以下凸约束：同理，将β3＝1-β
1-β2和-β1β2的下界先后代入r≤r
ri2
+r
2ir
有以下凸约束：步骤3.2、类似地，此时(13)为非凸约束，运用一阶泰勒分别求的下界，将约束条件r≤r
ri2
+r
ri1
转化为如下凸约束：其中，β
3t
为的可行点；步骤3.3、此时优化问题转化为凸优化问题，具体为：s.t.β1+β2+β3＝1,0＜β1,β2,β3＜1.(11),(12),(14),r≤r
mac
.。5.一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配装置，其特征在于，包括：模型构建模块，用于构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型；优化问题建立模块，用于构造用户1、用户2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题；优化问题求解模块，用于利用一阶泰勒近似，将非凸优化问题转化为凸优化问题；功率分配结果模块，用于通过cvx求解出最优的用户1、用户2和双向解码转发中继的功率分配因子，此时系统的和速率即为最大和速率。6.根据权利要求5所述的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配装置，其特征在于，所述模型构建模块，包括：第一单元，功能为：设定智能反射镜辅助的双向解码转发中继无线网络系统中，用户1、用户2和双向中继天线数分别为1、1和m，智能反射镜具有n个无源反射元件；用户1和用户2发射的信号分别为x1和x2，系统发射信号总功率为p，用户1、用户2和双向中继的功率分配因子分别为β1、β2和β3；信号传输过程中，所经过的信道遵循大规模衰减，d为发射端与接收端之间的距离；x
σ
为阴影变量，服从均值为0、方差为σ2的分布，σ为阴影变量标准差；第二单元，功能为：在第一时隙中，确定用户1到双向中继、用户1到智能反射镜、确定用户2到双向中继、用户2到智能反射镜和智能反射镜到双向中继的信道，智能反射镜相移矩
阵θ
1i
∈(0,2π]为第i个元件的相位；双向中继的接收噪声为n
r
，服从均值为0、方差为的高斯分布，确定双向中继的接收信号为y
r
；先将x2视为未知的干扰，双向中继首先将x1解码成再消除x1的贡献，将x2解码为第三单元，功能为：在第二时隙中，双向中继采用网络编码将和编码成一个新信号，即然后每个用户将接收到的x
r
解码为并且重构由另一个用户发送的信号，即或设定第一时隙和第二时隙的信道存在互易性，在自我干扰消除后，用户1和用户2的接收信号分别为y1、y2；第四单元，功能为：确定用户1到双向中继链路、双向中继到用户2链路的速率r
1ir
、r
ri2
，用户1到双向中继到用户2链路的速率r
12
＝min{r
1ir
,r
ri2
}；同理，用户2到双向中继链路、双向中继到用户1链路的速率分别为r
2ir
、r
ri1
，用户2到双向中继到用户1链路的速率为r
21
＝min{r
2ir
,r
ri1
}；第五单元，功能为：确定用户1到双向中继和用户2到双向中继链路的多址信道速率由于r
1ir
+r
2ir
＞r
mac
，因此智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统和速率r＝min{r
1ir
+r
ri1
,r
ri2
+r
2ir
,r
ri2
+r
ri1
,r
mac
}。7.一种移动终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至4中任一项的基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法。8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法中的步骤。
技术总结本发明公开了一种基于和速率最大化的双向中继网络功率分配方法及装置，该方法为：构造智能反射镜辅助双向解码转发中继网络的系统模型；构造用户1、2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题；利用一阶泰勒近似，将非凸优化转化为凸优化问题；通过CVX求解出最优的用户1、2和双向解码转发中继的功率分配因子，此时系统的和速率即为最大和速率。该装置包括模型构建、优化问题建立、优化问题求解、功率分配结果四个模块，优化问题建立模块构造用户1、2和双向中继的功率分配因子和和速率的优化问题；优化问题求解模块利用一阶泰勒近似，将非凸优化转化为凸优化问题。本发明提高了智能反射镜辅助双向解码中继网络的速率性能和覆盖范围。覆盖范围。覆盖范围。
技术研发人员：束锋 王雪辉 黄梦醒 冯思玲 毋媛媛 董榕恩 张旗 张鹏 孙钟文 占习超 揭琦娟 丁耀晖
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/11/1
