面向多天線信息與能量同傳系統(tǒng)的收發(fā)機設(shè)計方法研究.pdf

1、近年來，基于能量收集的通信系統(tǒng)受到了學術(shù)界的廣泛關(guān)注，這種系統(tǒng)可以利用無線電波同時進行信息與能量的傳輸。針對為無線通信系統(tǒng)提供高效持久的能量供應這一重要問題，該技術(shù)提供了一種有效的解決方案。因此，學術(shù)界對信息與能量同傳技術(shù)展開了深入的研究，這也為無線傳輸方案以及策略的設(shè)計和分析帶來了新的可能和挑戰(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)機設(shè)計算法。其中，全雙工技術(shù)是下一代無線移動通信系統(tǒng)中的一種強大有

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)點能夠同時同頻進行信息的發(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)，可以通過提升頻譜和能量效率來滿足用戶對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的收發(fā)機設(shè)計算法。在該系統(tǒng)中，接收端收到的信號可以分成兩部分，一部分用于信息解調(diào)，另一部分用于能量收集。本

3、文的目標是在接收端信干噪比和能量收集約束下，通過聯(lián)合設(shè)計發(fā)送波束成型向量和接收端功率分裂因子來最小化系統(tǒng)的總傳輸功率。大多數(shù)考慮此類問題的文章中均假設(shè)信道環(huán)境是理想的，但是在實際系統(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)機設(shè)計算法，并假設(shè)信道響應滿足范數(shù)約束誤差模型。⑵研究了面向信息能量同傳的收發(fā)機設(shè)計算法。假設(shè)發(fā)送端和中繼節(jié)點都配置有多根天線，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)機設(shè)計問題。本論文的主

4、要目標是在信干噪比和能量收集約束下，通過聯(lián)合設(shè)計發(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)機設(shè)計算法。為了對系統(tǒng)中的復雜干擾信號進行緩解和利用，論文考慮了通信系統(tǒng)中兩種重要的效用問題，即功率最小化問題和速率最大化問題。針對這兩種優(yōu)化問題，論文分別提出了相應的基于輪換尋優(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)機設(shè)計算法。在該系統(tǒng)中，一組工作在全雙工模式的遠端無線單元在接收上行鏈路用戶信息的同時，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，可以實現(xiàn)信息與能量同傳。論文的目標是在上下行服務(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