[发明专利]一种点对点的MISOSWIPT系统中寻找最优导频长度和功分因子的方法

权利要求书

1.一种点对点的MISOSWIPT系统中寻找最优导频长度和功分因子的方法，其特征在于，发送端配有N_t根天线，接收端为单天线用户的MISO系统；将相干时间T分为两个时隙，包括第一个时隙τT、第二个时隙(1-τ)T，τ为导频长度在相干时间所占的比例；包括：

(1)第一个时隙τT进行上行信道估计，即：接收端发送导频训练序列，发送端进行基于最小均方误差MMSE的信道估计；包括：

A、接收端发送导频训练序列，导频训练序列表示为：导频长度表示为：τT；

B、发送端接收到的用于信道估计的信号表示为：P_p表示发送单位长度导频所需的功率，d表示发送端和接收端的距离，β是大尺度衰落系数，d^-β表示大尺度衰落，h表示小尺度衰落，是加性高斯白噪声，每个元素都是符合独立同分布的复高斯变量，即

将接收到的用于信道估计的信号与导频信号序列的转置相乘，如式(I)所示：

采用MMSE准则进行信道估计，信道估计矩阵可表示为：N₀表示发送端加性高斯白噪声的方差；

令表示信道估计误差；

和相互独立，符合分布，符合分布，两者的方差分别表示为δ²，ε²，即：

下行信道表示为

(2)第二个时隙(1-τ)T进行下行的信息与能量传输；包括：

C、发送端波束成形

发送端采用最大比传输波束赋型，波束成形矩阵由估计信道得出，波束成形矩阵v表示为：

E表示数学期望，v为估计信道的归一化向量；

D、接收端功率分配

接收端接收到的信号表示为P是指平均发送功率；

x表示发送信号，n_A表示天线噪声，且

接收端采用功率分配模式：对于接收到的信号r，按照功分因子ρ将信号r分为两部分，包括的信号、的信号；将的信号用于信息解调，的信号用于能量收割；

用于信息解调的信号表示为：n_A表示天线噪声；n_C是指信号下转换及基带噪声；

用于能量收割的信号表示为：

(3)信道估计误差分析；包括：

期望信号功率P_DS表示为：P_DS＝Pd^-βN_tδ²；

由信道的不确定性引起的干扰功率P_CU，

(4)问题建模及分析；包括：

下行传输的信噪比表示为：是指信道下转换及基带噪声功率；

在一个相干时间内的可达速率表示为：

单位时间收割的能量表示为：P＝(1-ρ)P_DS；

根据非线性能量收割模型，收割能量转化为：

a、b、M为非线性能量转换模型常量，其中，M为功率常量，a、b为常数；

相干时间内收割的能量表示为：

Q＝(1-τ)TΦ^Practical；

在相干时间内，问题建模为：

s.t.：Q≥τP_p+(1-τ)P_d

0＜τ＜1，

0＜ρ＜1，

P_p表示发送单位长度导频所需的功率，P_d表示信息解调的平均功率；

(5)搜寻最优导频长度及功分因子，包括：

E、设置参数，包括：大尺度衰落系数β，发送天线数目N_t，下行发送功率P，导频发送功率P_p，信息解调功率P_d，最大迭代次数N_iter，黄金分割搜索步长λ，计算终止系数∈；

F、初始化导频长度τ的区间为[τ_min，τ_max]，τ_min＝0，τ_max＝0.5；

G、根据黄金分割搜索方法确定区间[τ_min，τ_max]内的两个τ值：τ_left，τ_right；τ_left＝τ_min+(1-λ)*(τ_max-τ_min)，τ_right＝τ_min+λ*(τ_max-τ_min)；

H、根据约束条件求出对应的功分因子

I、比较两个τ值：τ_left，τ_right对应的可达速率R(τ_left)，R(τ_right)，更新导频长度区间；如果R(τ_left)＞R(τ_right)，则更新导频长度区间为τ_max＝τ_right，τ_right＝τ_left，τ_left＝τ_min+(1-λ)*(τ_max-τ_min)；否则，更新导频长度区间为τ_min＝τ_left，τ_left＝τ_right，τ_right＝τ_min+λ*(τ_max-τ_min)；重复执行步骤I，直至导频长度区间τ_max、τ_min的差值|τ_max-τ_min|＜∈，∈＝0.0001，进入步骤J；

J、找到最优的导频长度τ^*，即：如果R(τ_max)＞R(τ_min)，则τ^*＝τ_max，R^*＝R(τ_max)；否则τ^*＝τ_max，R^*＝R(τ_max)。