[发明专利]MU‑DAS无线携能通信系统的最优鲁棒构造方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及MU-DAS无线携能通信系统的最优鲁棒构造方法。

背景技术

无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)是在现有无线供电技术的基础上，通过某种技术手段，在完成能量的传输与收集(Energy Harvesting,EH)的同时，实现高效可靠通信，从而充分利用宝贵的发射功率。基于信息与能量并行传输这一显著特点，SWIPT技术有望广泛用于高速射频标签(Radio Frequency Identification，RFID)、物联网以及各类移动终端之间的信息交换与能量传输，在实现高速信息交换的同时，通过提取接收信号中的能量有效地向各种终端设备馈电，从而取代传统有线或电池供电所带来的不便，减小终端设备的体积与成本，并延长其待机时间。

分布式天线系统(Distributed antenna system,DAS)无线移动通信领域技术的重大突破。分布式天线技术主要由分布式天线单元和信号处理中心组成。研究表明，与传统蜂窝系统相比，分布式天线技术在覆盖范围，信道容量，有效地抵抗路径损耗和阴影衰落的影响，同信道干扰抑制和较少发射功率消耗等方面均具有明显优势。在下行传输，分布式天线单元能实现有效地多用户空分多址(spatial division multiple access,SDMA),具有减少小区内干扰，提高频率复用因子等优势。在无线多天线系统中，当发射机知道信道状态信息时，可采用简单的波束成形技术来获取满发射分集增益和一定的阵列增益。最近研究结果表明线性次优的波束成形方法能够接近于脏纸编码(dirty paper coding,DPC)相同的渐进求和容量。由于反馈的数目有限，信道估计和量化误差的存在，导致发射机端获得的系统信道信息与真实的信道信息之间存在一定的误差。则根据不完全信道信息计算得到的波束成形方案性能也会受到很大影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种MU-DAS无线携能通信系统的鲁棒构造方法，能够解决以各天线单位功率和终端采集功率量为限制的最大化最糟终端的信号与干扰加噪声比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)优化问题，从而获取最优的功率分裂因子和波束成形向量。

第一方面，本发明提供了一种MU-DAS无线携能通信系统的鲁棒构造方法，所述方法包括：

S1：获取系统中各终端的信道估计矩阵；

S2：以所述信道估计矩阵为中心，以预设的估计误差范围为半径建立欧几里得球体，作为信道估计模型；

S3：根据所述信道估计模型，确定各分布天线单元功率限制和各终端所需最小的采集功率，并构建最糟信干噪比的最大优化问题模型；

S4：将所述最糟信干噪比的最大优化问题模型转化为各分布式天线功率平衡问题模型；

S5：根据S-procedure理论和Schur’s complement理论，更新信干噪比和功率采集表达式，简化所述优化问题模型；

S6：利用半正定松弛技术，修正所述功率平衡问题模型；

S7：根据修正后的功率平衡问题模型，根据二分搜索方法获取最佳发射协方差矩阵，并获得各终端的最佳波束成形矢量；

S8：根据终端的情况，利用修正后的功率平衡问题模型获取功率分裂因子。

优选地，所述步骤S1具体包括：

通过反馈的方式或系统的信道互惠性，获取系统中各终端的信道估计矩阵。

优选地，所述步骤S2具体包括：

以所述信道估计矩阵为中心以估计误差范围ε_k为半径建立欧几里得球体，表示为：

其中，表示信道估计矢量集合，为信道估计模型，信道估计误差为所有分布式天线单元到第k个终端的信道估计矢量为ε_k表示所述欧几里得球体的半径，且满足||Δh_k||≤ε_k。

优选地，所述步骤S3具体包括：

S31：对系统进行初始化设置，并根据所述信道估计模型确定第k个终端的信息解码部分相应的信干噪比为：