空中智能反射面辅助的无线供能通信网络轨迹优化研究

来源：电子与信息学报杂志2024年第7期北京时间：

作者：周毅, 晋占齐, 石华光, 田玉香, 石磊, 张延宇

单位：1.河南大学人工智能学院 郑州 4500462.河南省车联网协同技术国际联合实验室 郑州 4500463.河南省工业互联网工程技术研究中心 郑州 450046

摘要：由于无人机(UAV)良好的机动性、可靠性和快速部署等特性，无人机搭载智能反射面(IRS)可以有效解决复杂无线场景中混合接入点和节点之间由于障碍物遮挡导致信息传输和能量传输效率低的问题。该文提出一种基于时间划分的空中智能反射面辅助无线供能通信网络架构，充分利用空中智能反射面的灵活性提高网络性能。该架构针对每一个时隙，采用先收集能量后传输信息方案实现能量和数据的分时传输。在满足节点能量收集阈值的前提下，建立一个联合空中智能反射面飞行轨迹、节点选择关联变量、时隙分配比率和智能反射面相位的多变量耦合优化问题。采用块坐标下降算法把原始优化问题分解为4个子问题分别进行求解。首先根据波束对齐原理求解出智能反射面最优相位的闭式解，然后通过引入辅助变量并采用连续凸近似方法使非凸问题转变为凸问题，最后利用交替优化算法迭代求解。仿真结果表明，该文提出的联合优化方案具有很好的收敛性能并可以显著提高系统平均吞吐量。

关键词：无线供能通信网络, 智能反射面, 无人机, 轨迹优化

基金资助：国家自然科学基金(62176088, 62303159)，国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”重点专项(2023YFE0112500)，中国博士后科学基金(2023M741008)，河南省重点研发与推广专项(222102210022)，河南省青年人才托举工程(2022HYTP013)