[發明專利]一種基于SWIPT技術的發送端及中繼的低復雜度聯合預編碼方法有效

申請號：	201710209842.1	申請日：	2017-03-31
公開（公告）號：	CN106972880B	公開（公告）日：	2020-08-28
發明（設計）人：	徐玉濱;王世奇;馬琳	申請（專利權）人：	哈爾濱工業大學
主分類號：	H04B7/0456	分類號：	H04B7/0456;H04B7/026;H04B7/08
代理公司：	哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213	代理人：	岳昕
地址：	150001 黑龍***	國省代碼：	黑龍江;23
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于 swipt 技術發送中繼復雜度聯合預編方法
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【說明書】：

本發涉及一種基于SWIPT技術的發送端及中繼的低復雜度聯合預編碼方法，屬于SWIPT系統下的預編碼方法領域，本發明為了解決現有的中繼技術無法同時滿足較高的傳輸效率以及較多的能量的缺點，而提出一種基于SWIPT技術的發送端及中繼的低復雜度聯合預編碼方法，包括：基站將經過預編碼的信號發送到中繼；中繼的門限切換模式對接收到的每個子資源塊進行判斷，根據判斷結果決定進行能量收集或信息轉發；計算中繼在時隙內獲得的能量；將接收到的信號經過預編碼后發送給用戶；用戶在接收端得到檢測信號及誤差協方差矩陣；構建目標函數；計算下行發送預編碼矩陣以及接收矩陣，進而確定基站與中繼聯合預編碼策略。本發明適用于無線通信網絡的能耗降低方案設計。

技術領域

本發涉及一種基于SWIPT技術的發送端及中繼的低復雜度聯合預編碼方法，屬于SWIPT系統下的預編碼方法領域。

背景技術

隨著近年來無線通信業務的爆炸式增長，網絡規模逐漸增大，如傳感器網絡(Wireless Sensor Network,WSN)的許多種網絡都存在著由于大多數節點無源所導致的可持續性差的問題。雖然單個節點耗電量低、數據交換量較小，但因其網絡規模龐大，計算復雜度仍較高，網絡壽命較短。

中繼技術可以通過設計有效的通信協議來合理分配通信網絡中的有限資源以降低系統的能耗，通過提高網絡能效來幫助降低整個通信網絡的能耗，從而延長網絡壽命。無線信息和能量的同時傳輸技術(Simultaneous Wireless Information and PowerTransfer,SWIPT)可以利用信號中攜帶的能量以及周圍環境中的電磁破能量為設備供電。該技術包含無線信號傳輸與無線能量傳輸，由于傳輸信號的總能量是有限的，更高得傳輸速率與收集更多的能量是互相矛盾的目標，無法同時滿足。

鑒于上述兩種技術，本發明將對信息收集與能量收集進行有效的折中保證各節點正常工作并延長網絡壽命，同時通過設計發送端與中繼的低復雜度聯合預編碼方案降低網絡計算復雜度。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有的中繼技術無法同時滿足較高的傳輸效率以及較多的能量的缺點，而提出一種基于SWIPT技術的發送端及中繼的低復雜度聯合預編碼方法，所述方法用于將預編碼信號由基站發送至中繼，再由中繼發送至用戶；設由基站到用戶的一個周期分為2T⁰個時隙；所述方法包括如下步驟：

在前T⁰個時隙內：

步驟一：基站將經過預編碼的信號發送到中繼；

步驟二：中繼的門限切換模式對接收到的每個子資源塊進行判斷，根據判斷結果決定對該子資源塊進行能量收集或信息轉發；

步驟三：計算中繼在前T⁰個時隙內獲得的能量，即所有資源塊被判定為能量收集模式時收集到的能量之和；

在后T⁰個時隙內：

步驟四：中繼將接收到的信號經過預編碼后發送給K個用戶；

步驟五：在第k個用戶的接收端，用戶使用全向接收矩陣R_k對數據進行檢測，得到檢測信號并根據檢測信號計算K個用戶總的誤差協方差矩陣；

步驟六：根據最小均誤差準則，構建目標函數；所述目標函數為：在滿足基站預編碼矩陣的功率限制條件以及中繼轉發所需能量條件時，計算所述誤差協方差矩陣的跡的最小值；

步驟七：根據所述目標函數，計算下行發送預編碼矩陣以及接收矩陣，進而確定基站與中繼聯合預編碼策略。