[发明专利]MU-MIMO无线能量/数据传输中的能量效率联合优化方法

权利要求书

1.一种MU-MIMO无线能量/数据传输中的能量效率联合优化方法，MU-MIMO无线能量/数据传输系统的上下行工作流程协议为：系统分时隙周期性工作，时隙长度为T，在每个时隙的前τ时间内，下行方向基站通过电磁射频信号向所有用户终端进行无线能量传输；在每个时隙后(T-τ)时间内，上行方向所有用户终端利用前τ时间内接收到的能量同时向基站发送数据；其特征在于，包括步骤：

步骤1、建立系统模型：根据工作流程协议，建立MU-MIMO无线能量/传输系统下行链路模型，基站通过广播电磁辐射方式向所有用户同时进行无线能量传输，计算每个用户能够接收到用于上行数据传输的功率；建立MU-MIMO无线能量/数据传输系统上行链路模型，利用块对角化接收检测方法消除用户间干扰，将每个用户的上行信道等效为多个平行信道，将用户可用功率分配在这些平行信道上，计算上行数据传输速率；

步骤2、资源分配：计算MU-MIMO无线能量/数据传输系统能量效率，兼顾系统上下行功率切换点上下限限制，基站总发送功率上限限制以及每用户在一个时隙内的数据吞吐量下限限制，对上下行功率切换点和基站总发送功率进行迭代修正，得到系统能量效率的最优值以及相应的系统上下行功率切换点和基站总发送功率的全局联合最优解。

2.根据权利要求1所述的MU-MIMO无线能量/数据传输中的能量效率联合优化方法，其特征在于，步骤1中所述的基站通过广播电磁辐射方式向所有用户同时进行无线能量传输并计算每个用户能够接收到用于上行数据传输的功率具体是：基站通过广播方式向所有终端发送n组带电粒子能量波束，其中n是不大于N_T的正整数，基站侧广播的信号为：

，

其中v_i(N_T×1维)是第i个能量波束，s_i是v_i的能量承载信号，是独立同分布的高斯随机变量信号，均值为0，方差为1；系统下行链路基站总发送功率为：

，

P_max表示基站可以实现的最大发送功率；

第k台用户终端处接收到的信号为：

，

H_D，k表示第k台用户终端的下行信道矩阵；下行第k台用户终端的接收能量为：

，

其中0＜ξ＜1代表用户终端能量接收机的接收效率；

第k台终端可用于上行数据传输的功率为：其中

N_T为基站侧发射天线数；M为终端总数。

3.根据权利要求1所述的一种MU-MIMO无线能量/数据传输中的能量效率联合优化方法，其特征在于，步骤2采用基于Dinkelbach算法的迭代算法计算系统能量效率的最优值以及相应的系统上下行功率切换点和基站总发送功率的全局联合最优解。