【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空中计算，具体涉及一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法。
技术介绍
1、空中计算(over-the-air computation，aircomp)技术是一种无线通信聚合技术。空中计算系统通常包括一个中心节点和多个边缘节点，节点可以是单天线或多天线的。在空中计算过程中，所有边缘节点同时同频地向中心节点传输其信号，由于无线多址信道(multiple access channel，mac)的信号叠加特性，中心节点接收到的信号为所有边缘节点传输的信号的叠加。这意味着“求和”的计算过程直接在信号传输过程中完成，省去了接收端恢复各边缘节点信号再计算的步骤，大大提高了通信计算效率，节省时频资源。
2、现有技术中以各边缘节点在各时隙发射功率的峰值为约束，通过最小化空中计算结果的偏差，设计获得收发参数，但是该方法没有联合优化收发参数，导致接收参数根据通信环境优劣动态调整的能力不足，使其在低信噪比(signal-to-noise ratio，snr)环境中表现较差，进而导致空中计算结果的准确度较低。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中优化参数的方法根据环境情况动态调整的能力不足，进而导致空中计算结果的准确度较低的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，所采用的技术方案具体如下：
2、在重传空中计算系统的数据传输过程中，获取每个时隙下每个边缘节点至中心节点的信道系数；
3、根据每个时隙下每个边缘节点至中心节
4、基于所述优化问题构建拉格朗日函数，求解所述拉格朗日函数获得每个边缘节点在每个时隙的最优发射幅度以及中心节点在每个时隙的最优去噪因子。
5、优选地，所述优化问题包括第一条件和第二条件；
6、基于所述重传空中计算系统的均方误差的最小值，确定第一条件；
7、基于所有边缘节点在所有时隙的发射幅度的平方和，确定第二条件。
8、优选地，所述重传空中计算系统的均方误差具体为：
9、
10、其中，mse表示重传空中计算系统的均方误差，k表示边缘节点的数量，t表示传输次数，|hk(t)|表示第k个边缘节点在第t个时隙至中心节点的信道系数的模，σz2表示中心节点处加性高斯白噪声的方差；bk(t)表示第k个边缘节点在第t个时隙的发射系数的幅值；g(t)表示中心节点在第t个时隙应用的去噪因子。
11、优选地，所述第二条件具体为：
12、
13、其中，pmax表示所有边缘节点在每个时隙的发射功率的总和的最大值。
14、优选地，所述基于所述优化问题构建拉格朗日函数，具体包括：
15、
16、其中，l({bk(t),g(t),μ})表示拉格朗日函数，μ为拉格朗日乘子。
17、优选地，所述求解所述拉格朗日函数获得每个边缘节点在每个时隙的最优发射幅度以及中心节点在每个时隙的最优去噪因子，具体包括：
18、根据任意给定的大于0的拉格朗日乘子μ，求解非线性方程组获得中心节点在每个时隙的最优去噪因子；根据所述最优去噪因子更新边缘节点在每个时隙至中心节点的发射系数幅值；
19、根据所述最优去噪因子和更新后的发射系数幅值，构建优化问题的对偶函数；求解对偶函数最大取值时的最优解，得到每个边缘节点在每个时隙的发射系数对应的最优发射幅度。
20、优选地，所述非线性方程组具体为：
21、
22、其中，|hk(i)|第k个边缘节点在第i个时隙至中心节点的信道系数的模，g(i)表示中心节点在第i个时隙应用的去噪因子。
23、优选地，所述根据所述最优去噪因子更新边缘节点在每个时隙至中心节点的发射系数幅值，具体包括：
24、
25、其中，表示更新后的第k个边缘节点在第t个时隙至中心节点的发射系数幅值。
26、优选地，所述根据所述最优去噪因子和更新后的发射系数幅值，构建优化问题的对偶函数，具体包括：
27、
28、其中，g(μ)表示对偶函数，g*(t)表示中心节点在第t个时隙的最优去噪因子。
29、优选地，所述最优发射幅度的计算方法具体为：
30、
31、其中，表示第k个边缘节点在第t个时隙至中心节点的最优发射幅度，μ*表示拉格朗日乘子的最优解取值，g*(i)表示中心节点在第i个时隙的最优去噪因子。
32、本专利技术实施例至少具有如下有益效果：
33、本专利技术在以所有边缘节点在各时隙发射功率的总和为约束的条件下，通过最小化重传空中计算系统mse，将求解优化问题转化为求解对偶问题，最终确定去噪因子和最优发射幅度，本专利技术能够有效提高空中计算结果的准确度和空中计算系统的抗干扰能力。所提供的方案以较少的时间资源为代价，换取空中计算系统性能的大幅提升。
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1.一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述优化问题包括第一条件和第二条件；
3.根据权利要求2所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述重传空中计算系统的均方误差具体为：
4.根据权利要求3所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述第二条件具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述基于所述优化问题构建拉格朗日函数，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述求解所述拉格朗日函数获得每个边缘节点在每个时隙的最优发射幅度以及中心节点在每个时隙的最优去噪因子，具体包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述非线性方程组具体为：
8.根据权利要求7所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法
9.根据权利要求8所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述根据所述最优去噪因子和更新后的发射系数幅值，构建优化问题的对偶函数，具体包括：
10.根据权利要求9所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述最优发射幅度的计算方法具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述优化问题包括第一条件和第二条件；
3.根据权利要求2所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述重传空中计算系统的均方误差具体为：
4.根据权利要求3所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述第二条件具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述基于所述优化问题构建拉格朗日函数，具体包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于重传空中计算系统的收发参数设计方法，其特征在于，所述求解所述拉...
【专利技术属性】
技术研发人员：史士杰，雷冠中，张大龙，唐志青，韩刚涛，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
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