本申请涉及一种基于光学智能反射面的光信息与能量同传方法及装置，其中，方法包括：基于预设能量与信息同传目标，按照最大化信息与能量同传效率优化光学智能反射面相关参数，得到优化后的信道增益；基于优化后的信道增益，按照预设信号约束条件优化发射机参数，得到优化后的发射机参数；设置优化后的发射机参数，以对发射信号进行优化，执行能量和信息的同传动作。由此，增强了光学智能表面的反射信道增益，提高了无线光通信系统的能量与信息同传效率，同时解决了传统可见光通信中的光信号易被障碍物阻挡、在空气中传播损耗大、难以进行长距离通信、能量与信息同传效率低下等问题。能量与信息同传效率低下等问题。能量与信息同传效率低下等问题。
【技术实现步骤摘要】
基于光学智能反射面的光信息与能量同传方法及装置
[0001]本申请涉及智能反射通信
，特别涉及一种基于光学智能反射面的光信息与能量同传方法及装置。
技术介绍
[0002]5G时代全球物联网设备数量激增，在不同领域的应用日益深入，为了充分激发物联网设备的潜力，不仅需要为其提供可靠的通信系统，还需要提供更为高效的能量供应系统。在多个方面取得显著成果的信息与能量同传可以提供更高的传输速率与能量效率，能够为日益激增的物联网设备提供无线供电。
[0003]相关技术中，主流的无线通信技术是基于射频(Radio Frequency，RF)实现的，有着良好的传输性质，射频技术的信号是电磁波的幅度；可见光通信传递的信息被调制为瞬时光强度，因此可见光通信的信号必须非负，另外如果利用照明系统进行可见光通信，则需要限制光源的平均光强。
[0004]然而，相关技术中，无法增强光学智能表面的反射信道增益，难以提高通信系统能量与信息同传效率，同时可见光通信中的光信号易被障碍物阻挡，在空气中传播损耗大，无法进行长距离通信，亟待改进。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种基于光学智能反射面的光信息与能量同传方法及装置，增强了光学智能表面的反射信道增益，提高了无线光通信系统的能量与信息同传效率，同时解决了传统可见光通信中的光信号易被障碍物阻挡、在空气中传播损耗大、难以进行长距离通信、能量与信息同传效率低下等问题。
[0006]本申请第一方面实施例提供一种基于光学智能反射面的光信息与能量同传方法，包括以下步骤：基于预设能量与信息同传目标，按照最大化信息与能量同传效率优化光学智能反射面相关参数，得到优化后的信道增益；基于所述优化后的信道增益，按照预设信号约束条件优化发射机参数，得到优化后的发射机参数；以及设置所述优化后的发射机参数，以对发射信号进行优化，执行能量和信息的同传动作。
[0007]可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设能量与信息同传目标包括可见光通信系统的接收机能量最大化、信道容量最大化、接收机能量和信道容量联合优化和接收机信噪比最大化中的至少一项，所述预设信号约束条件包括除光信号非负实数约束和单个信道容量或传输速率约束之外的反射单元服务信道数量约束、发射总功率约束、单个发射机的功率约束和单个接收机能量约束中的至少一项。
[0008]可选地，在本申请的一个实施例中，其中，当所述目标为所述接收机能量最大化时，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束；当所述目标为所述信道容量最大化时，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束；当所述目标为所述接收机能量最大化和所述信道容量联合最大化时，使用
光学智能反射面相比于不使用时对于接收机能量和信道容量提升比率之和的最大化，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束最大化。
[0009]可选地，在本申请的一个实施例中，所述基于预设能量与信息同传目标，按照最大化信息与能量同传效率优化光学智能反射面相关参数，得到优化后的信道增益，包括：基于收发机之间直射信道和经过光学智能反射面的反射信道的信道增益、信道状态信息与发射机、光学智能反射面和接收机的位置信息，并根据问题模型中的相关参数，对所述光学智能反射面参数进行优化。
[0010]可选地，在本申请的一个实施例中，所述对发射信号进行优化，执行能量和信息的同传动作，包括：经过调制后的目标信号通过所述发射机参数，重新线性地分配到发射机上成为发射信号，并加入预设直流偏置，以保证光信号的非负性。
[0011]可选地，在本申请的一个实施例中，所述同传动作包括功率域复用同传、时分复用同传、信号分离同传和频分复用同传中的任一项。
[0012]可选地，在本申请的一个实施例中，所述按照最大化信息与能量同传效率优化光学智能反射面相关参数，包括：基于交替优化算法或者联合优化算法，按照所述最大化信息与能量同传效率优化所述光学智能反射面相关参数。
[0013]本申请第二方面实施例提供一种基于光学智能反射面的光信息与能量同传装置，包括：第一优化模块，用于基于预设能量与信息同传目标，按照最大化信息与能量同传效率优化光学智能反射面相关参数，得到优化后的信道增益；第二优化模块，用于基于所述优化后的信道增益，按照预设信号约束条件优化发射机参数，得到优化后的发射机参数；以及执行模块，用于设置所述优化后的发射机参数，以对发射信号进行优化，执行能量和信息的同传动作。
[0014]可选地，在本申请的一个实施例中，所述预设能量与信息同传目标包括可见光通信系统的接收机能量最大化、信道容量最大化、接收机能量和信道容量联合优化和接收机信噪比最大化中的至少一项，所述预设信号约束条件包括除光信号的非负实数约束和单个信道容量或传输速率约束之外的反射单元服务信道数量约束、发射总功率约束、单个发射机的功率约束和单个接收机能量约束中的至少一项。
[0015]可选地，在本申请的一个实施例中，其中，当所述目标为所述接收机能量最大化时，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束；当所述目标为所述信道容量最大化时，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束；当所述目标为所述接收机能量最大化和所述信道容量联合最大化时，使用光学智能反射面相比于不使用时对于接收机能量和信道容量提升比率之和的最大化，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束最大化。
[0016]可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一优化模块包括：第一优化单元，用于基于收发机之间直射信道和经过光学智能反射面的反射信道的信道增益、信道状态信息与发射机、光学智能反射面和接收机的位置信息，并根据问题模型中的相关参数，对所述光学智能反射面参数进行优化。
[0017]可选地，在本申请的一个实施例中，所述执行模块包括：分配单元，用于经过调制后的目标信号通过所述发射机参数，重新线性地分配到发射机上成为发射信号，并加入预设直流偏置，以保证光信号的非负性。
[0018]可选地，在本申请的一个实施例中，所述同传动作包括功率域复用同传、时分复用同传、信号分离同传和频分复用同传中的任一项。
[0019]可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一优化模块还包括：第二优化单元，用于基于交替优化算法或者联合优化算法，按照所述最大化信息与能量同传效率优化所述光学智能反射面相关参数。
[0020]本申请第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的基于光学智能反射面的光信息与能量同传方法。
[0021]本申请第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的基于光学智能反射面的光信息与能量同传方法。
[0022]本申请实施例增强了光学智能表面的反射信道增益，提本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光学智能反射面的光信息与能量同传方法，其特征在于，包括以下步骤：基于预设能量与信息同传目标，按照最大化信息与能量同传效率优化光学智能反射面相关参数，得到优化后的信道增益；基于所述优化后的信道增益，按照预设信号约束条件优化发射机参数，得到优化后的发射机参数；以及设置所述优化后的发射机参数，以对发射信号进行优化，执行能量和信息的同传动作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设能量与信息同传目标包括可见光通信系统的接收机能量最大化、信道容量最大化、接收机能量和信道容量联合优化和接收机信噪比最大化中的至少一项，所述预设信号约束条件包括除光信号的非负实数约束和单个信道容量或传输速率约束之外的反射单元服务信道数量约束、发射总功率约束、单个发射机的功率约束和单个接收机能量约束中的至少一项。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，其中，当所述目标为所述接收机能量最大化时，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束；当所述目标为所述信道容量最大化时，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束；当所述目标为所述接收机能量最大化和所述信道容量联合最大化时，使用光学智能反射面相比于不使用时对于接收机能量和信道容量提升比率之和的最大化，所述约束条件包含所述单个信道容量约束和所述单个接收机接收能量约束最大化。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设能量与信息同传目标，按照最大化信息与能量同传效率优化光学智能反射面相关参数，得到优化后的信道增益，包括：基于收发机之间直射信道和经过光学智能反射面的反射信道的信道增益、信道状态信息与发射机、光学智能反射面和接收机的位置信息，并根...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨昉，张麒，孙士渊，宋健，潘长勇，阳辉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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