【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其涉及一种基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法。
技术介绍
1、随着第五代移动通信系统在全世界范围内的大面积部署和投入商用，该技术在实现超高的数据通信速率的同时，也引起了人们对于增加移动设备电池容量和实现远程充电技术的强烈需求。作为射频能量采集重要组成部分的无线携能通信技术，能够实现无线设备的并行化信息交互与能量供应，利用接收端接收到的信号同时进行信息解码和能量捕获。为了实现信息和能量的同时传输，对于第六代移动通信系统的研究要求其具有更高的传输速率、更低的传输时延、更低的运行能耗。而dma阵列由于其天然的低能耗、低成本的材料属性，有望在基站处代替传统的天线阵列。
2、dma是一种基于超材料的大型动态有源的新型天线阵列，具有电调节超材料天线的物理特性，由多个微带(波导)组成，一个微带上有多个可独立重构的超材料辐射元件，通过波导来传输要发送的信号和接收的信号，可代替传统天线作为发射天线和接收天线；使用dma阵列代替传统的天线阵列，增强通信系统性能的同时可以有效降低系统的硬件复杂度，极大简化馈电结构。在已有的提及应用dma技术的方法中，大多数都利用到瞬时csi，而实际情况下，通信系统获取准确的瞬时csi会占用较多的时频资源，并且对于快速时变的无线通信信道，瞬时csi难以获取且容易过时。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或
2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。因此，本专利技术提供了一种基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法解决在通信系统获取准确的瞬时csi会占用较多的时频资源，并且对于快速时变的无线通信信道，瞬时csi难以获取且容易过时的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、本专利技术提供了一种基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法，包括：
5、步骤一：初始化基站发送协方差矩阵q和dma权值矩阵ξ；步骤二：固定初始化后的dma权值矩阵ξ，在基站的发射功率约束和能量收集用户的收集能量约束条件下，利用基站处获得的统计csi，设计dma辅助无线携能通信系统中的全新基站发送协方差矩阵q；步骤三：固定初始化后的基站发送协方差矩阵q，在dma结构、权值约束条件下利用基站处获得的统计csi，设计dma辅助无线携能通信系统中的全新dma权值矩阵ξ；步骤四：通过确定性等价式判断基于统计csi的系统遍历速率是否收敛，是则得到所述全新基站发送协方差矩阵q和所述全新dma权值矩阵ξ，否则进行数据循环直到基于统计csi的系统遍历速率收敛。
6、作为本专利技术所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述设计dma辅助无线携能通信系统中的全新基站发送协方差矩阵q具体方式为：
7、先计算信道相关矩阵b和辅助矩阵k；
8、在计算辅助矩阵k′，对所述辅助矩阵k′进行特征值分解得到特征向量矩阵uk与特征值矩阵∑k；
9、构建全新基站发送协方差矩阵q。
10、作为本专利技术所述的基于统计的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述信道相关矩阵b表达式为：
11、
12、其中，(·)-1表示矩阵的逆运算，(·)h表示矩阵的共轭转置，th是基站发射天线的空间相关性矩阵，rh是信息解码用户接收天线的空间相关性矩阵，是基站和信息解码用户之间信道的确定性视距分量，σ2是信息解码用户接收到的高斯白噪声的方差，in是n×n的单位矩阵，e和是等效信道参数；
13、e的表达式为：
14、
15、的表达式为：
16、
17、其中，tr(·)表示矩阵的迹，ik是k×k的单位矩阵。
18、作为本专利技术所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述辅助矩阵k表达式为：
19、
20、其中，λ是与基站的发射功率约束相关的拉格朗日乘子，v是与能量收集用户的收集能量约束相关的拉格朗日乘子，tg是基站发射天线的空间相关性矩阵，是基站和能量收集用户之间信道的确定性视距分量。
21、作为本专利技术所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述辅助矩阵k′表达式为：
22、
23、所述全新基站发送协方差矩阵q表达式为：
24、
25、其中，(·)+表示取括号中数据与0相比的最大值。
26、作为本专利技术所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述设计dma辅助无线携能通信系统中的全新dma权值矩阵ξ具体方式为：
27、计算信道相关矩阵a和v；
28、对辅助矩阵v-1/2av-1/2进行特征值分解，得到降序排列的前k个特征值对应的特征向量构成的特征向量矩阵u；
29、计算无dma结构、权值约束条件下的权值矩阵ξ′，然后设计dma辅助无线携能通信系统中的全新dma权值矩阵ξ。
30、作为本专利技术所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述信道相关矩阵a和v表达式分别为：
31、
32、
33、其中，μ是与能量收集用户的收集能量约束相关的拉格朗日乘子。
34、作为本专利技术所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述权值矩阵ξ′表达式为：
35、
36、全新dma权值矩阵ξ表达式为：
37、
38、其中，argmin表示一个函数在其定义域中取得最小值的参数值，[·]a,b表示矩阵第a行、第b列的值，k1,k2∈{1,...,k}，l∈{1,...,l}，是dma权值矩阵中的权值，是dma权值矩阵中权值约束的可行集。
39、作为本专利技术所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述确定性等价式表达式为：
40、
41、所述判断基于统计csi的系统遍历速率是否收敛具体为：
42、将所述全新基站发送协方差矩阵q和所述全新dma权值矩阵ξ代入确定性等价式中，记第t次迭代和t+1次迭代产生的系统速率为中当满足时，则判定基于统计csi的系统遍历速率收敛，反之则判定基于统计csi的系统遍历速率不收敛。
43、作为本专利技术所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法的一种优选方案，其中：所述数据循环方式为返回到步骤二中重新开始运行，步骤二中的所述初始化后的dma权值矩阵ξ和步骤三中的所述初始化后的基站发送协方差矩阵q本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，包括，
2.如权利要求1所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述设计DMA辅助无线携能通信系统中的全新基站发送协方差矩阵Q具体方式为：
3.如权利要求1或2所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述信道相关矩阵B表达式为：
4.如权利要求3所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述辅助矩阵K表达式为：
5.如权利要求4所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述辅助矩阵K′表达式为：
6.如权利要求5所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述设计DMA辅助无线携能通信系统中的全新DMA权值矩阵Ξ具体方式为：
7.如权利要求6所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述信道相关矩阵A和V表达式分别为：
8.如权利要求7所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法
9.如权利要求8任一所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述确定性等价式表达式为：
10.如权利要求8或9所述的基于统计CSI的DMA辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述数据循环方式为返回到步骤二中重新开始运行，步骤二中的所述初始化后的DMA权值矩阵Ξ和步骤三中的所述初始化后的基站发送协方差矩阵Q，换成上一次循环得到的所述全新基站发送协方差矩阵Q和所述全新DMA权值矩阵Ξ，按照上述方式依次循环即可。
...【技术特征摘要】
1.一种基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，包括，
2.如权利要求1所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述设计dma辅助无线携能通信系统中的全新基站发送协方差矩阵q具体方式为：
3.如权利要求1或2所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述信道相关矩阵b表达式为：
4.如权利要求3所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述辅助矩阵k表达式为：
5.如权利要求4所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述辅助矩阵k′表达式为：
6.如权利要求5所述的基于统计csi的dma辅助无线携能通信设计方法，其特征在于，所述设计dma辅助无线携能通信系统中的全...
【专利技术属性】
技术研发人员：张军，钱婧慧，黄小钧，马丽敏，韦笑，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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