面向多天線信息與能量同傳系統(tǒng)的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、近年來(lái)，基于能量收集的通信系統(tǒng)受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注，這種系統(tǒng)可以利用無(wú)線電波同時(shí)進(jìn)行信息與能量的傳輸。針對(duì)為無(wú)線通信系統(tǒng)提供高效持久的能量供應(yīng)這一重要問(wèn)題，該技術(shù)提供了一種有效的解決方案。因此，學(xué)術(shù)界對(duì)信息與能量同傳技術(shù)展開(kāi)了深入的研究，這也為無(wú)線傳輸方案以及策略的設(shè)計(jì)和分析帶來(lái)了新的可能和挑戰(zhàn)。本文結(jié)合全雙工技術(shù)和云接入網(wǎng)技術(shù)研究了多種多天線信息與能量同傳系統(tǒng)中的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。其中，全雙工技術(shù)是下一代無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)中的一種強(qiáng)大有

2、效的技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的半雙工傳輸技術(shù)，全雙工技術(shù)可以使得結(jié)點(diǎn)能夠同時(shí)同頻進(jìn)行信息的發(fā)送和接收，并以此獲得更好的頻譜效率。而云接入網(wǎng)是一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可以通過(guò)提升頻譜和能量效率來(lái)滿足用戶對(duì)信息傳輸速率和傳輸質(zhì)量的更高需求。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在多用戶多輸入單輸出（MISO）干擾系統(tǒng)中，論文結(jié)合信息與能量同傳研究了相應(yīng)的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。在該系統(tǒng)中，接收端收到的信號(hào)可以分成兩部分，一部分用于信息解調(diào)，另一部分用于能量收集。本

3、文的目標(biāo)是在接收端信干噪比和能量收集約束下，通過(guò)聯(lián)合設(shè)計(jì)發(fā)送波束成型向量和接收端功率分裂因子來(lái)最小化系統(tǒng)的總傳輸功率。大多數(shù)考慮此類問(wèn)題的文章中均假設(shè)信道環(huán)境是理想的，但是在實(shí)際系統(tǒng)中信道誤差是難以避免的。因此，論文考慮了該系統(tǒng)中的魯棒收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法，并假設(shè)信道響應(yīng)滿足范數(shù)約束誤差模型。⑵研究了面向信息能量同傳的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。假設(shè)發(fā)送端和中繼節(jié)點(diǎn)都配置有多根天線，而接收端只配置有一根天線，研究了該系統(tǒng)中的聯(lián)合收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)問(wèn)題。本論文的主

4、要目標(biāo)是在信干噪比和能量收集約束下，通過(guò)聯(lián)合設(shè)計(jì)發(fā)送端波束成型向量，中繼處理矩陣和接收端功率分裂因子來(lái)最小化發(fā)送端和中繼的總發(fā)送功率。論文利用輪換尋優(yōu)思想和交換中繼思想分別提出了相應(yīng)的非魯棒算法和魯棒算法。⑶研究了結(jié)合全雙工技術(shù)和信息能量同傳技術(shù)的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。為了對(duì)系統(tǒng)中的復(fù)雜干擾信號(hào)進(jìn)行緩解和利用，論文考慮了通信系統(tǒng)中兩種重要的效用問(wèn)題，即功率最小化問(wèn)題和速率最大化問(wèn)題。針對(duì)這兩種優(yōu)化問(wèn)題，論文分別提出了相應(yīng)的基于輪換尋優(yōu)的算法和

5、基于固定波束成型器（最大比傳輸波束成型器和最大信漏比波束成型器）的簡(jiǎn)化算法。⑷研究了全雙工云接入網(wǎng)系統(tǒng)中面向信息能量同傳的收發(fā)機(jī)設(shè)計(jì)算法。在該系統(tǒng)中，一組工作在全雙工模式的遠(yuǎn)端無(wú)線單元在接收上行鏈路用戶信息的同時(shí)，也發(fā)送信息和能量給下行鏈路用戶，其中下行鏈路用戶配置有功率分裂接收機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)信息與能量同傳。論文的目標(biāo)是在上下行服務(wù)質(zhì)量和能量收集的約束下，最小化系統(tǒng)的總能耗。由于優(yōu)化問(wèn)題中發(fā)送端波束成型向量，上行鏈路發(fā)送功率和下行鏈路功率