[發明專利]MU?DAS無線攜能通信系統的最優魯棒構造方法

有效

• 申請號: 201510075002.1
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104702372B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 王忠勇;朱政宇;張園園;張延彬;高向川;葛偉力
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L25/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及MU-DAS無線攜能通信系統的最優魯棒構造方法。

背景技術

無線攜能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)是在現有無線供電技術的基礎上，通過某種技術手段，在完成能量的傳輸與收集(Energy Harvesting,EH)的同時，實現高效可靠通信，從而充分利用寶貴的發射功率?；谛畔⑴c能量并行傳輸這一顯著特點，SWIPT技術有望廣泛用于高速射頻標簽(Radio Frequency Identification，RFID)、物聯網以及各類移動終端之間的信息交換與能量傳輸，在實現高速信息交換的同時，通過提取接收信號中的能量有效地向各種終端設備饋電，從而取代傳統有線或電池供電所帶來的不便，減小終端設備的體積與成本，并延長其待機時間。

分布式天線系統(Distributed antenna system,DAS)無線移動通信領域技術的重大突破。分布式天線技術主要由分布式天線單元和信號處理中心組成。研究表明，與傳統蜂窩系統相比，分布式天線技術在覆蓋范圍，信道容量，有效地抵抗路徑損耗和陰影衰落的影響，同信道干擾抑制和較少發射功率消耗等方面均具有明顯優勢。在下行傳輸，分布式天線單元能實現有效地多用戶空分多址(spatial division multiple access,SDMA),具有減少小區內干擾，提高頻率復用因子等優勢。在無線多天線系統中，當發射機知道信道狀態信息時，可采用簡單的波束成形技術來獲取滿發射分集增益和一定的陣列增益。最近研究結果表明線性次優的波束成形方法能夠接近于臟紙編碼(dirty paper coding,DPC)相同的漸進求和容量。由于反饋的數目有限，信道估計和量化誤差的存在，導致發射機端獲得的系統信道信息與真實的信道信息之間存在一定的誤差。則根據不完全信道信息計算得到的波束成形方案性能也會受到很大影響。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種MU-DAS無線攜能通信系統的魯棒構造方法，能夠解決以各天線單位功率和終端采集功率量為限制的最大化最糟終端的信號與干擾加噪聲比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)優化問題，從而獲取最優的功率分裂因子和波束成形向量。

第一方面，本發明提供了一種MU-DAS無線攜能通信系統的魯棒構造方法，所述方法包括：

S1：獲取系統中各終端的信道估計矩陣；

S2：以所述信道估計矩陣為中心，以預設的估計誤差范圍為半徑建立歐幾里得球體，作為信道估計模型；

S3：根據所述信道估計模型，確定各分布天線單元功率限制和各終端所需最小的采集功率，并構建最糟信干噪比的最大優化問題模型；

S4：將所述最糟信干噪比的最大優化問題模型轉化為各分布式天線功率平衡問題模型；

S5：根據S-procedure理論和Schur’s complement理論，更新信干噪比和功率采集表達式，簡化所述優化問題模型；

S6：利用半正定松弛技術，修正所述功率平衡問題模型；

S7：根據修正后的功率平衡問題模型，根據二分搜索方法獲取最佳發射協方差矩陣，并獲得各終端的最佳波束成形矢量；

S8：根據終端的情況，利用修正后的功率平衡問題模型獲取功率分裂因子。

優選地，所述步驟S1具體包括：

通過反饋的方式或系統的信道互惠性，獲取系統中各終端的信道估計矩陣。

優選地，所述步驟S2具體包括：

以所述信道估計矩陣為中心以估計誤差范圍ε_k為半徑建立歐幾里得球體，表示為：

其中，表示信道估計矢量集合，為信道估計模型，信道估計誤差為所有分布式天線單元到第k個終端的信道估計矢量為ε_k表示所述歐幾里得球體的半徑，且滿足||Δh_k||≤ε_k。

優選地，所述步驟S3具體包括：

S31：對系統進行初始化設置，并根據所述信道估計模型確定第k個終端的信息解碼部分相應的信干噪比為：