[发明专利]基于能量收集的协作中继传输方法、系统及多天线发送端

权利要求书

1.一种基于能量收集的协作中继传输方法，其特征在于，所述协作中继传输方法包括：

在至少包含一多天线发送端、多个中继的协作中继传输系统中，所述多天线发送端获取自身的波束形成矩阵、多个中继的功率放大系数矩阵以及功率分割系数矩阵；

所述多天线发送端根据所述波束形成矩阵、所述功率放大系数矩阵和所述功率分割系数矩阵确认系统信噪比；

所述多天线发送端根据所述系统信噪比发射传输包含信息/能量的信号到所述中继，以供所述中继进行信息收集和/或能量存储；

其中，所述多天线发送端根据所述波束形成矩阵、所述功率放大系数矩阵和所述功率分割系数矩阵确认系统信噪比，系统信噪比计算公式包括：

Δ(B)Δ(P)≤η(E-Δ(P))

Tr(W)≤1 andΔ(P)≤E

其中，W表示多天线发送端的N×N维的波束形成矩阵，B表示中继的功率放大系数矩阵，P表示中继的功率分割系数矩阵，是系统信噪比，Tr(·)表示给定矩阵的迹，D(·)表示以给定向量为对角元素的对角矩阵，g_k表示中继和第k个单天线接收端之间的链路增益向量，o表示矩阵Hadamard乘积，P_S表示多天线发送端的发射功率，Δ表示与给定矩阵对角元素相同的对角矩阵，H表示多天线发送端和中继之间的链路增益矩阵，η表示中继能量转换效率系数，E表示单位矩阵。

2.根据权利要求1所述的协作中继传输方法，其特征在于，所述多天线发送端根据所述波束形成矩阵、所述功率放大系数矩阵和所述功率分割系数矩阵确认系统信噪比，还包括：

通过二分法搜索所述系统信噪比计算公式的最优系统信噪比，利用迭代最优方法求非凸的最优化的方式、求解所述系统信噪比计算公式对应的可行域。

3.根据权利要求2所述的协作中继传输方法，其特征在于，所述通过二分法搜索所述系统信噪比计算公式的最优系统信噪比，利用迭代最优方法求非凸的最优化的方式、求解所述系统信噪比计算公式对应的可行域，具体包括：

确定所述系统信噪比计算公式的系统信噪比的上限值和下限值分别作为系统信噪比的最大值和最小值，并取得中间值；

求解以所述多天线发送端的所述波束形成矩阵、所述中继的所述功率放大系数矩阵和所述功率分割系数矩阵为变量的非凸的可行域，迭代优化公式包括：

Δ(B)Δ(P)≤η(E-Δ(P))

其中，W表示多天线发送端的N×N维的波束形成矩阵，B表示中继的功率放大系数矩阵，P表示中继的功率分割系数矩阵，Tr(·)表示给定矩阵的迹，D(·)表示以给定向量为对角元素的对角矩阵，g_k表示中继和第k个单天线接收端之间的链路增益向量，o表示矩阵Hadamard乘积，P_S表示多天线发送端的发射功率，Δ表示与给定矩阵对角元素相同的对角矩阵，H表示多天线发送端和中继之间的链路增益矩阵，η表示中继能量转换效率系数，E表示单位矩阵，表示使用二分法搜索最优信噪比时的平均值。

4.根据权利要求3所述的协作中继传输方法，其特征在于，所述迭代优化公式的处理方式具体包括：

固定P值和W值，用Matlab凸优化CVX工具得到B的最优值；

使用P值和得到的B值，用CVX工具求W的最优值；

使用得到的B值和W值，用CVX工具求最优的P值，按此依次迭代求解最优的B、W及P值，直到相邻两次迭代得到的最优的W值的差值相差在指定范围内，停止迭代。