[發明專利]一種MIMO無線能量通信網絡最大化吞吐量方法

有效

• 申請號: 201710362750.7
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107332595B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 柯峰;黃曉宇
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B7/0426
• 分類號: H04B7/0426;H04B7/0456;H04L5/00;H04L27/20
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發明公開了一種MIMO無線能量通信網絡最大化吞吐量方法，包括，首先采用奇異值分解技術，將多輸入多輸出信道分解成等效平行子信道，利用調制分集對星座圖進行旋轉避免星座點重疊；然后進行時隙分配與功率分配的兩步迭代計算，直到吞吐量收斂。從而設計出滿足實際應用需求的時隙分配與預編碼方法。本發明對比傳統的基于高斯信源的設計方案有較大的性能改善。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，特別涉及一種MIMO無線能量通信網絡最大化吞吐量方法。

背景技術

無線通信網絡中的節點受限于傳統的能量供應，如電網供電以及電池供電，不可避免鋪設電力線、更換電池等問題。因此大規模、高密度的無線通信網絡的布設面臨諸多問題。無線充電技術的出現，使得對無線通信網絡節點進行無線供電成為可能，可以提高網絡布設的靈活性、延長網絡的工作周期、增加網絡的吞吐量、提高網絡的可靠性等。

目前的無線充電技術主要有電磁感應式、磁場共振式以及射頻充電式。其中射頻充電式由于其部署更靈活，以及可以與無線通信相結合的優點受到了廣泛關注。然而射頻充電也存在著能量傳輸效率低和安全性等問題。無線充電與無線通信相結合，催生了一種新場景：無線能量通信網絡。在該系統中，無線充電站在下行鏈路利用無線射頻給網絡節點充電，網絡節點激活后利用接收的能量在上行鏈路將數據信息發送給接收機。目前針對無線能量通信網絡的研究，大都是基于理想的高斯信源來進行系統設計的，其忽略了實際通信系統中所采用的有限字符集調制方式(如振幅調制、調頻調制、調相調制等)，或者所采用信噪比溝道作為折衷的方法并不能很好地彌補其設計缺陷。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種MIMO無線能量通信網絡最大化吞吐量方法。本發明能夠在基于工程實際中有限字符集調制信號的情況下，達到系統近似最大化吞吐量。

本發明采用如下技術方案：

一種MIMO無線能量通信網絡最大化吞吐量方法，包括如下步驟：

S1用戶U_i獲取信道矩陣H_i，并采用奇異值分解(SVD，Singular ValueDecomposition)技術在用戶U_i發射端對信道矩陣H_i以及預編碼矩陣G_i進行分解，H_i分解得到N個并行子信道，所述H_i分解成U_H,i是左酉矩陣，Σ_H,i表示H_i的奇異值矩陣，其第l個對角線上的元素表示第l個并行子信道的增益，V_H,i是右酉矩陣，是V_H,i的共軛轉置矩陣，二者可互相轉換；

同理，所述G_i分解成U_G,i是左酉矩陣，Σ_G,i表示G_i的功率分配矩陣，其第l個對角線上的元素表示對第l個并行子信道的功率分配因子，V_G,i是右酉矩陣。有U₁,U₂,...,U_K共K個用戶，對每個用戶U_i(1≤i≤K)的信道矩陣H_i和預編碼矩陣G_i都作上述SVD分解。

S2把G_i的左酉矩陣U_G,i設置成V_H,i可以忽略酉矩陣的影響，而繼續保持并行子信道的分解，便于功率分配。接著采用調制分集星座圖旋轉方法，構造一個調制分集酉矩陣V_M，將G_i的右酉矩陣設置為V_M。具體為：