[發(fā)明專(zhuān)利]多用戶(hù)EH-MIMO通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與能量天線(xiàn)選擇方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810179716.0
• 申請(qǐng)日: 2018-03-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108599822B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖琨;王秋影
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/0452
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/0452;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 廣州市一新專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44220
• 代理人: 滕杰鋒

本發(fā)明公開(kāi)了一種多用戶(hù)EH?MIMO通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與能量天線(xiàn)選擇方法，在包括一個(gè)基站和多個(gè)用戶(hù)終端的無(wú)線(xiàn)EH?MIMO通信系統(tǒng)中，給出了一種在下行鏈路上為基站選取數(shù)據(jù)天線(xiàn)和能量天線(xiàn)、實(shí)現(xiàn)下行多用戶(hù)MIMO通信的方法。系統(tǒng)中的基站具備EH能力且配置多根天線(xiàn)，每一個(gè)用戶(hù)終端也配置了多根天線(xiàn)，基站同時(shí)和多個(gè)用戶(hù)終端在下行鏈路上進(jìn)行MIMO通信?；镜囊徊糠痔炀€(xiàn)用于傳輸數(shù)據(jù)，構(gòu)成數(shù)據(jù)天線(xiàn)，另一部分天線(xiàn)用于收集能量，構(gòu)成能量天線(xiàn)。本發(fā)明能夠克服由于不同用戶(hù)與基站之間的信道狀況不相同導(dǎo)致基站與用戶(hù)之間的通信性能存在差異的缺陷，在保障多用戶(hù)MIMO系統(tǒng)信道容量的同時(shí)，能夠平衡各用戶(hù)的通信性能以獲得較好的用戶(hù)體驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無(wú)線(xiàn)EH通信系統(tǒng)中多用戶(hù)MIMO通信的天線(xiàn)選擇方法。

背景技術(shù)

無(wú)線(xiàn)EH通信系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)具備能量收集(EH，energy harvesting)能力，可以通過(guò)節(jié)點(diǎn)自身收集能量為系統(tǒng)提供電力，降低了對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)的依賴(lài)，實(shí)現(xiàn)了能源的重復(fù)利用，同時(shí)適用于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的通信。在節(jié)點(diǎn)配置多根天線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)EH-MIMO通信系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)可以利用一部分天線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，一部分天線(xiàn)同時(shí)收集能量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與能量的有效協(xié)作，保障系統(tǒng)的持續(xù)工作，于是，在基站處，用于傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)天線(xiàn)與用于收集能量的能量天線(xiàn)的選擇是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)于單用戶(hù)MIMO系統(tǒng)，數(shù)據(jù)與能量天線(xiàn)的選擇已經(jīng)有了解決方案，例如通過(guò)遍歷搜索或者遞增遞減天線(xiàn)的方法可以獲得最優(yōu)或者次優(yōu)的數(shù)據(jù)天線(xiàn)集合和能量天線(xiàn)集合。然而，在多用戶(hù)MIMO系統(tǒng)中，基站同時(shí)和多個(gè)用戶(hù)進(jìn)行通信，當(dāng)多個(gè)用戶(hù)隨機(jī)分布在位置空間時(shí)，由于不同用戶(hù)與基站之間的信道狀況不相同，導(dǎo)致基站與用戶(hù)之間的通信性能存在差異，高的系統(tǒng)容量不表示每個(gè)用戶(hù)都有較好的通信性能，此時(shí)如何有效選取數(shù)據(jù)與能量天線(xiàn)，在保障多用戶(hù)MIMO系統(tǒng)信道容量的同時(shí)，又能平衡各用戶(hù)的通信性能以獲得較好的用戶(hù)體驗(yàn)，是有待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一個(gè)解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案。本發(fā)明在至少包括一個(gè)基站和多個(gè)用戶(hù)終端的無(wú)線(xiàn)EH-MIMO通信系統(tǒng)中，給出了一種在下行鏈路上為基站選取數(shù)據(jù)天線(xiàn)和能量天線(xiàn)、實(shí)現(xiàn)下行多用戶(hù)MIMO通信的方法。系統(tǒng)中的基站具備EH能力且配置多根天線(xiàn)，每一個(gè)用戶(hù)終端也配置了多根天線(xiàn)，基站同時(shí)和多個(gè)用戶(hù)終端在下行鏈路上進(jìn)行MIMO通信?；镜囊徊糠痔炀€(xiàn)用于傳輸數(shù)據(jù)，構(gòu)成數(shù)據(jù)天線(xiàn)，另一部分天線(xiàn)用于收集能量，構(gòu)成能量天線(xiàn)?；咎帞?shù)據(jù)天線(xiàn)與能量天線(xiàn)的選擇過(guò)程如下：初始化基站處各天線(xiàn)的權(quán)重系數(shù)為0，將從基站到某個(gè)用戶(hù)的MIMO通信視為點(diǎn)到點(diǎn)的下行鏈路MIMO通信，根據(jù)現(xiàn)有的單用戶(hù)MIMO系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與能量天線(xiàn)選擇算法得到基站處對(duì)應(yīng)所述某用戶(hù)的最優(yōu)數(shù)據(jù)天線(xiàn)集合與最優(yōu)能量天線(xiàn)集合，將對(duì)應(yīng)所述某用戶(hù)的最優(yōu)數(shù)據(jù)天線(xiàn)集合中的每一根天線(xiàn)的權(quán)重系數(shù)加1，記錄所述某用戶(hù)對(duì)應(yīng)的下行鏈路信道容量C_k,su；按照天線(xiàn)的權(quán)重系數(shù)從大到小的順序?qū)镜奶炀€(xiàn)進(jìn)行排序，選取權(quán)重系數(shù)最大的若干根天線(xiàn)作為數(shù)據(jù)天線(xiàn)，剩下的天線(xiàn)作為能量天線(xiàn)；分別計(jì)算從基站到所述某用戶(hù)的下行信道容量C_k,j，如果C_k,j與C_k,su的比值都大于某一設(shè)定門(mén)限α，α為正實(shí)數(shù)，則所選數(shù)據(jù)天線(xiàn)即為最終選取的數(shù)據(jù)天線(xiàn)，剩下的天線(xiàn)即為最終選取的能量天線(xiàn)。

本發(fā)明能夠克服由于不同用戶(hù)與基站之間的信道狀況不相同導(dǎo)致基站與用戶(hù)之間的通信性能存在差異的缺陷，在保障多用戶(hù)MIMO系統(tǒng)信道容量的同時(shí)，能夠平衡各用戶(hù)的通信性能以獲得較好的用戶(hù)體驗(yàn)。

具體實(shí)施方式

在包括一個(gè)基站和M個(gè)用戶(hù)終端的無(wú)線(xiàn)EH-MIMO通信系統(tǒng)中，基站具備EH能力且配置N_t根天線(xiàn)，每一個(gè)用戶(hù)終端配置N_r根天線(xiàn)，基站同時(shí)和M個(gè)用戶(hù)終端在下行鏈路上進(jìn)行MIMO通信。

本發(fā)明所述基站處數(shù)據(jù)與能量天線(xiàn)的選擇過(guò)程如下。

步驟1：初始化基站處各天線(xiàn)的權(quán)重系數(shù)為0，正整數(shù)j＝1。