[發(fā)明專利]收發(fā)機聯合優(yōu)化方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810995093.4
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109120319B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 李彬;曹函宇;譚元;郭小龍
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H04B7/0426
• 分類號: H04B7/0426;H04B7/0456
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 唐維虎

1.一種收發(fā)機聯合優(yōu)化方法，其特征在于，應用于基于時間切換TS協議的無線供能多輸入多輸出MIMO中繼系統，所述系統包括源節(jié)點、中繼節(jié)點及目的節(jié)點，其中所述中繼節(jié)點由所述源節(jié)點發(fā)送能量信號進行無線供能以將來自所述源節(jié)點的信息信號傳輸給所述目的節(jié)點，所述方法包括：

獲取所述源節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間的第一信道矩陣、所述中繼節(jié)點與所述目的節(jié)點之間的第二信道矩陣、所述中繼節(jié)點接收來自所述源節(jié)點的能量信號的能量轉換率及所述源節(jié)點上的標稱功率；

分別對所述第一信道矩陣及所述第二信道矩陣進行奇異值分解，得到所述第一信道矩陣對應的第一對角矩陣，及所述第二信道矩陣對應的第二對角矩陣；

根據所述標稱功率、所述能量轉換率、所述第一對角矩陣及所述第二對角矩陣按照能量約束條件對所述系統的時間切換因子、所述源節(jié)點上用于傳輸能量信號的第一預編碼矩陣、所述源節(jié)點上用于傳輸信息信號的第二預編碼矩陣，及所述中繼節(jié)點上用于傳輸來自所述源節(jié)點的信息信號的第三預編碼矩陣進行優(yōu)化；

其中，所述根據所述標稱功率、所述能量轉換率、所述第一對角矩陣及所述第二對角矩陣按照能量約束條件對所述系統的時間切換因子、所述源節(jié)點上用于傳輸能量信號的第一預編碼矩陣、所述源節(jié)點上用于傳輸信息信號的第二預編碼矩陣，及所述中繼節(jié)點上用于傳輸來自所述源節(jié)點的信息信號的第三預編碼矩陣進行優(yōu)化的步驟包括：

根據所述第一對角矩陣、所述第二對角矩陣、所述標稱功率及所述能量轉換率基于黃金分割搜索法計算求得所述系統當前最優(yōu)的時間切換因子，并相應得到所述第一預編碼矩陣對應的最優(yōu)正定標量、所述第二預編碼矩陣所對應的最優(yōu)對角矩陣，及所述第三預編碼矩陣所對應的最優(yōu)對角矩陣；其中在計算所述最優(yōu)的時間切換因子的過程中，基于所述標稱功率、所述第一對角矩陣的對角元素集合、所述第二對角矩陣的對角元素集合、所述能量轉換率及每個迭代出現的切換因子，在基于所述迭代出現的切換因子計算最優(yōu)松弛分量的循環(huán)內，按照二分搜索法分別對與計算得到的最優(yōu)松弛分量匹配的所述第一基礎分量的松弛性互補方程及所述第二基礎分量的松弛性互補方程進行求解，得到與所述迭代出現的切換因子和所述最優(yōu)松弛分量匹配的最優(yōu)的第一基礎分量及最優(yōu)的第二基礎分量；

根據所述第一預編碼矩陣當前對應的最優(yōu)正定標量，及所述第一預編碼矩陣與所述第一信道矩陣之間的關聯關系，計算得到當前最優(yōu)的所述第一預編碼矩陣；

根據所述第二預編碼矩陣當前對應的最優(yōu)對角矩陣，及所述第二預編碼矩陣與所述第一信道矩陣之間的關聯關系，計算得到當前最優(yōu)的所述第二預編碼矩陣；

根據所述第三預編碼矩陣當前對應的最優(yōu)對角矩陣，及所述第三預編碼矩陣與所述第二信道矩陣之間的關聯關系，計算得到當前最優(yōu)的所述第三預編碼矩陣；

在此過程中，所述能量約束條件采用如下式子進行表示：

其中，α為所述系統的時間切換因子，B₁用于表示所述第一預編碼矩陣，B₂用于表示所述第二預編碼矩陣，F用于表示所述第三預編碼矩陣，tr(·)表示矩陣的跡，P_S用于表示源節(jié)點當前的標稱功率，MI(·)用于表示源節(jié)點與目的節(jié)點之間的交互信息，(·)^H用于表示厄密共軛轉置，H用于表示所述第一信道矩陣，其中交互信息MI(α，B₂，F)采用下式進行表示：

其中，是一個N₂×N₂的單位矩陣，|·|表示矩陣行列式，表示所述源節(jié)點與所述中繼節(jié)點之間的加性高斯白噪聲v_r的方差，表示所述中繼節(jié)點與所述目的節(jié)點之間的加性高斯白噪聲v_d的方差，N₂的數值不大于min{rank(H)，rank(G)}，rank(·)表示矩陣的秩，G用于表示所述第二信道矩陣；

而計算所述最優(yōu)的時間切換因子時所涉及的基礎分量優(yōu)化式子如下所示：

其中，x_i=λ_2,i，x_i用于表示所述系統對應的第一基礎分量，y_i用于表示所述系統對應的第二基礎分量，a_i用于表示所述系統對應的第三基礎分量，b_i用于表示所述系統對應的第四基礎分量，λ_h,i用于表示所述第一對角矩陣Λ_h的第i個對角元素，λ_g,i用于表示所述第二對角矩陣Λ_g的第i個對角元素，λ_2,i用于表示所述第二預編碼矩陣B₂的對角矩陣的第i個對角元素，λ_f,i用于表示第三預編碼矩陣F的對角矩陣的第i個對角元素，η用于表示所述能量轉換率；

同時，計算最優(yōu)松弛分量時所涉及的系統分量優(yōu)化式子如下所示：

其中，t用于表示以進行表達的所述松弛分量。