【技术实现步骤摘要】
MU-MISO无线携能通信系统的鲁棒构造方法
本专利技术涉及通信
,具体涉及MU-MISO无线携能通信系统的鲁棒构造方法。
技术介绍
无线携能通信(SimultaneousWirelessInformationandPowerTransfer,SWIPT)是在现有无线供电技术的基础上,通过某种技术手段,在完成能量的传输与收集(EnergyHarvesting,EH)的同时,实现高效可靠通信,从而充分利用宝贵的发射功率。基于信息与能量并行传输这一显著特点,SWIPT技术有望广泛用于高速射频标签(RadioFrequencyIdentification,RFID)、物联网以及各类移动终端之间的信息交换与能量传输,在实现高速信息交换的同时,通过提取接收信号中的能量有效地向各种终端设备馈电,从而取代传统有线或电池供电所带来的不便,减小终端设备的体积与成本,并延长其待机时间。多输入单输出(Multiple-InputSingle-Output,MISO)技术是指发送端采用了多根天线。随着多天线技术研究的深入,MISO技术已从点对点的单用户多输入多输出(Multiple-InputMultiple-Output,MIMO)技术扩展到了点对多点的多用户MISO系统(MultipleUserMISO,MU-MISO)。研究表明,在MU-MISO系统中,发射机利用准确的信道信息对带发射数据进行简单的波束成形的预处理,从而实现分集和阵列增益。然而,这一假设并不现实。在时分双工(Time-DivisionDuPlex,TDD)系统中,虽然上下行链路空间传播信道的基带响应在 ...
【技术保护点】
一种MU‑MISO无线携能通信系统的鲁棒构造方法,其特征在于,所述方法包括:S1:获取系统中各用户的信道估计矩阵;S2:以所述信道估计矩阵为中心以信道估计误差为半径建立欧几里得球体,作为信道估计模型;S3:根据所述信道估计模型,确定各用户所需最小的信干噪比和采集功率,并构建平均发射总功率最小优化问题模型;S4:将所述优化问题模型中变量的二次型转换为一次型;S5:根据松弛下界理论或拉格朗日乘子理论,更新信干噪比和功率采集表达式,简化所述优化问题模型;S6:根据简化后的优化问题模型,获取各用户的最佳发射协方差矩阵和功率分裂因子;S7:对所述最佳发射协方差矩阵根据特征值进行分解,获得最佳波束成形向量。
【技术特征摘要】
1.一种MU-MISO无线携能通信系统的鲁棒构造方法,其特征在于,所述方法包括:S1:获取系统中各用户的信道估计矩阵;S2:以所述信道估计矩阵为中心以信道估计误差为半径建立欧几里得球体,作为信道估计模型;所述步骤S2具体包括:以所述信道估计矩阵为中心以信道估计误差为半径建立欧几里得球体,表示为:其中,表示信道估计误差集合,Δhk表示第k个用户的信道估计误差,表示第k个用户的信道估计向量,εk表示所述欧几里得球体的半径;根据所述欧几里得球体,获得信道估计模型:其中,表示信道估计模型,是一个范数界误差向量满足||Δhk||≤εk,系统的用户个数为K,系统基站端的发射天线数为M;S3:根据所述信道估计模型,确定各用户所需最小的信干噪比和采集功率,并构建平均发射总功率最小优化问题模型;其中,所述步骤S3具体包括:S31:对系统进行初始化设置,并根据所述信道估计模型确定各用户设备所需最小的信干噪比为:其中,SINRk(ρk,{vk})表示第k个用户所需最小的信干噪比,ρk表示第k个用户的接收天线装配的功率分裂器的功率分裂因子,vk表示第k个用户的发射波束成形向量,基站到第k个用户的噪声为独立复高斯白噪声nk,满足方差为的复高斯循环对称向量;方差为的复高斯循环对称向量;S32:确定各用户设备的采集功率为:其中,Ek(ρk,{vk})表示第k个用户采集的功率,ζk∈(0,1]表示为第k个用户的能量转换效率;S33:根据预设的阈值条件,建立平均发射总功率最小优化问题模型:其中,表示发射总功率,αk表示预设的信干噪比阈值,且αk>0,ek表示预设的功率阈值,且ek>0;S4:将所述优化问题模型中变量的二次型转换为一次型;其中,所述步骤S4具体包括:获取所述优化问题模型的等价式:||Δhk||≤εk,0<ρk<1,k=1,...,K将所述优化问题模型中变量的二次型转换为一次型:0<ρk<1,k=1,...,K其中,表示为第k用户的信道估计协方差矩阵,Δk表示为第k用户的信道估计协方差矩阵的不确定值,满足引入辅助因子ξk,满足||Δk||≤ξk;S5:根据松弛下界理论或拉格朗日乘子理论,更新信干噪比和功率采集表达式,简化所述优化问题模型,具体包括:根据松弛下界理论,更新信干噪比和功率采集表达式,简化所述优化问题模型,具体包括:将信干噪比表达式分子最小化且分母最大化,获得信干噪比的最小化表达式:获得采集功率的最小化等价式:
【专利技术属性】
技术研发人员:王忠勇,朱政宇,张园园,张延彬,路新华,崔建华,
申请(专利权)人:郑州大学,
类型:发明
国别省市:河南;41
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