[发明专利]一种分布式天线系统中基于无线携能通信的能效资源分配方法

说明书

本发明提供了一种分布式天线系统中基于无线携能通信的能效资源分配方法。针对分布式天线系统，借助于功率分割结构的无线携能通信技术，构建系统模型；考虑到遍历法的高复杂度，利用天线选择技术，将原本的多维优化问题转化成二维求解问题，并提出相应的次优资源分配方法。仿真结果表明在较大功率约束下，所提次优资源分配方法可以在降低复杂度的同时获得与最优分配方法相近的能量效率。

技术领域：

本发明属于移动通信领域，涉及移动通信系统的资源分配方法，尤其是涉及一种基于无线携能通信下分布式天线系统中的资源分配方法。

背景技术：

分布式天线系统(Distributed Antenna System，DAS)是一项有效的“绿色通信”技术，是学术界和产业界研究热点。同时由于DAS中的远程天线单元(Remote AntennaUnit，RAU)分散的布置在小区的不同位置，用户可以选择与自己距离较近的天线进行通信，这样可以减小天线和用户之间的无线接入距离，从而降低无线传播的路径损耗，有效地提高小区边缘位置的用户性能，相比集中的多输入多输出(Multiple Input MultipleOutput，MIMO)技术，在获得同等服务质量(Quality of Service，QoS)的前提下，可以降低天线的发送功率，获得更高的能量效率。此外，在DAS中，每个远程天线单元通过光纤与小区内的中央处理器(Central Processor，CP)相连，以此构成虚拟协作通信网络，可以获取宏分集增益，抵抗多径衰落。因此，分布式天线技术是一项很有发展前景的技术，并且符合当今倡导的“绿色通信”的理念。

无线携能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT)也是一种实现“绿色通信”的有效手段。它是通过射频信号在承载能量的同时进行信号传输，将接收端收到的信号在信息解码的同时收集电磁能量。对移动设备而言，电池的蓄电量已经成为技术推进的瓶颈。通常情况下，当我们已经成功完成了数据传输，基站发射的无线信号能量都被当作无用功率白白浪费掉，而无线携能通信则是直接从基站、热点等无线信号源中吸收能量并存储起来，这既可延长设备的续航时间，更是对节能环保具有重要意义。因此，无线携能通信技术将会成为未来绿色通信的又一关键技术。

近年来，人们对高数据通信的需求不断增长，导致大量的能源消耗。同时，传统的无线设备总是受到电力容量的限制。因此，能够为无线网络提供永久能量的SWIPT技术成为了工业界和学术界的研究热点。分布式天线系统由于其远程天线单元分散放置在小区内，可以有效防止无线携能通信中由于距离对能量收集产生的限制，增强SWIPT的实用性。并且DAS可以显著提高系统容量和能量效率，因此研究DAS中基于SWIPT的能效问题对绿色通信的发展具有现实意义。文献1(Yuwen Huang，Yuan Liu.Energy-effiecient SWIPT indistributed antenna systems[J].IEEE Globecom Workshops，2017：1-6.)针对单用户DAS-SWIPT系统提出了一种在能量收集约束下联合优化系统的功率分割比和功率分配的最优迭代算法。文献2(Junya Chu，Xiangbin Yu，He Li，et al.Energy-efficentoptimization scheme for SWIPT-based distributed antenna system[C].International Conference on Wireless Communications and Signal Processing(WCSP)，2018：1-5.)在此基础上，借助KKT条件和朗伯函数，提出了一种低复杂度的能量有效的闭式资源分配方案。但是以上两篇文章在系统总消耗能量中均没有考虑能量收集的部分，也没有考虑在信息处理时所产生的噪声，因此系统模型建立的不够完善。因此，为提升DAS-SWIPT系统性能，研究基于该系统的资源分配方案是非常必要的。

发明内容：

考虑到最优资源分配算法的复杂度较高，本发明通过天线选择技术，提出了一种基于无线携能通信下分布式天线系统的资源分配方法。