[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

说明书

本发明涉及一种点对点的MISO SWIPT系统中寻找最优导频长度和功分因子的方法，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；(2)第二个时隙(1‑τ)T进行下行的信息与能量传输；(3)信道估计误差分析；(4)问题建模及分析；(5)搜寻最优导频长度及功分因子。本发明分析了进行信道估计导频序列的长度与接收端功率分配因子的联合优化，从而得出了使系统可达速率最大的最优导频长度及对应的功率分配因子。

技术领域

本发明属于通信系统领域，具体涉及一种点对点的MISOSWIPT系统中寻找最优导频长度和功分因子的方法。

背景技术

传统的无线设备一般由电池或电缆供电，由于电池的寿命有限，需要人工更换电池或者重新充电，造成通信的中断，因而影响现代通信技术的发展。

无线能量传输是一种很好的解决方案，它是利用射频信号来传输能量，无线设备可以将收割的能量用于信息的解调和传输。

目前，无线能量传输技术分为近场和远场两类，前者主要是利用电感耦合和谐振耦合效应，由于耦合效应受距离影响较大，只能在几米的距离内使用，后者为基于电磁辐射的能量传输，由于电磁波可以传输信息，因而，无线信息与能量同传是目前的一个研究热点。

在MISO系统的无线信息与能量同传技术中，发送端需要利用信道状态信息进行波束成形，以使接收端获得较高的信息和能量效率。在TDD模式下，接收端在上行训练时需要向发送端发送导频序列，发送端根据用户发送的导频序列进行信道估计，由于TDD模式下的信道具有互易性，发送端可以利用上行估计到的信道进行波束成形，以提高下行能量与信息传输的效率。

无线信息与能量同传的接收端分为两种工作模式：时间转换和功率分配。前者是将信息解调和能量收割在不同的时隙进行；后者则是利用功率分配器，将信号为分两部分，一部分用于信息解调，一部分用于能量收割。

针对MISO系统的无线信息与能量同传，将下行收割的能量用于信息解调及发送上行训练序列，研究如何优化导频长度以及功率分配因子，使系统获得最大可达速率，是一个备受关注的问题。

目前很多关于无线信息与能量同传的研究都是假定发送端已知完美信道状态信息，没有考虑获得该信道状态信息所需的能量消耗。部分研究考虑了非完美信道状态信息的无线信息与能量同传系统性能，但采用的是最差信道条件下的确定性模型。对于多天线系统的无线信息与能量同传，现有技术对于能量传输采用的是效率较低的全向波束赋形。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了一种点对点的MISOSWIPT系统中寻找最优导频长度和功分因子的方法；

本申请主要研究点对点的MISO系统中的无线信息与能量同传，在多天线系统中，需要发送端利用信道状态信息进行波束成形，以使接收端获得较高的信息和能量效率。在TDD模式下，接收端在上行训练时需要向发送端发送导频序列，发送端根据用户发送的导频序列进行信道估计，由于TDD模式下的信道具有互易性，发送端可以利用上行估计到的信道进行波束成形，进行能量与信息同传。

无线信息与能量同传的接收端分为两种工作模式：时间转换和功率分配。前者是将信息解调和能量收割在不同的时隙进行；后者则是利用功率分配器，将信号为分两部分，一部分用于信息解调，一部分用于能量收割。本申请主要研究功率分配模式。

本发明针对MISO系统的无线信息与能量同传，将下行收割的能量用于信息解调及发送上行训练序列，研究如何优化导频长度以及功率分配因子，使系统获得最大可达速率。

本发明的技术方案为：