[发明专利]基于时间反演的WPCN系统的抗干扰资源分配方法

说明书

本发明公开了一种基于时间反演的WPCN系统的抗干扰资源分配方法，以最大化上行加权和速率，该方法将混合接入点与对应的用户终端之间进行通信的一个时间周期T分成N+2个阶段，从而计算每一用户终端在各时间阶段下的总可达信息速率以建立第一问题模型，将难以求解的加权和速率(WSR)问题转化为最小均方误差(WMMSE)问题，通过分级逐次优化变量，分别求出功率变量和时间变量的最优解，并基于计算出的最优解对相应的功率参数和时间参数进行设置，有效抑制了交叉耦合对系统的干扰，使系统的平均加权和速率得到了明显的提升。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于时间反演的WPCN系统的抗干扰资源分配方法。

背景技术

随着无线通信网络的飞速发展，如何解决无线通信设备的能量受限问题受到广泛关注。WET(wireless energy transfer,无线能量传输)技术是能量收集技术的一种，能够为无线设备提供持续而稳定的能量。在无线能量传输技术发展的基础上，WPCN(wirelesspowered communication network,无线供电通信网)进而产生。

WPCN系统利用射频能量传输技术，通过将射频信号向低功耗的物联网终端传输能量来实现系统的“自我可持续”。在WPCN系统中，无线通信设备将下行捕获的射频能量信号用于上行链路的信息传输。因此，如何有效分配各个用户上、下行链路传输时间及功率成为WPCN研究的热点。

研究人员于2014年首次提出基于射频能量传输的WPCN系统，在单个小区中，通过时分多址接入(time division multiple access,TDMA)方式避免了用户间干扰并提出了基于用户吞吐量最大化的时间分配方案。之后，研究者在此基础上，提出了以空分多址接入(space division multiple access,SDMA)方式，通过对下行链路波束赋形以及对上行链路功率分配，最大化用户的最小吞吐量，并证明了此方法的优越性。以上研究，均是在单个小区场景下进行的。之后，研究人员将WPCN应用到了多小区环境中，在分布式大规模MIMO系统中考虑了小区间干扰并提出了使系统能效最大化的优化算法。由于小区环境的多样性，有研究人员将WPCN应用到N个用户的干扰信道中，并分别讨论了在异步和同步情况下系统的和速率最大问题。此外，研究人员在干扰信道下，分析了MIMO WPCN系统的吞吐量优化问题。

针对WPCN系统的资源分配问题，现有的相关文献已经提出了多种提升系统吞吐量、系统能量效率等参数的研究方案。但是，在多用户WPCN系统中，各个基站异步发送信号更符合实际情况，在异步条件下，系统会产生交叉耦合干扰，因此如何有效抑制干扰以进一步提升系统性能成为现在亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于时间反演的WPCN系统的抗干扰资源分配方法。

本发明采用的技术方案是：

一种基于时间反演的WPCN系统的抗干扰资源分配方法，所述WPCN系统中的混合接入点在向用户终端发送WET信号后，继续向所述用户终端发送时间反演探测信号，所述用户终端在接收到该探测信号后向所述混合接入点发送WIT信号，所述方法包括以下步骤：

S1：把WPCN系统的混合接入点与对应的用户终端之间进行通信的一个时间周期T分成N+2个阶段，时间周期T由τ_i、α_i和1-τ_i-α_i组成，分别表示第i个用户终端对应的小区的下行WET信号传输时间、时间反演探测时间和上行WIT信号传输时间，将各用户终端对应的下行WET信号传输时间按照由小到大的顺序依次编号为第1个用户终端至第N个用户终端，系统中的用户数和小区数均为N，τ₁≤τ₂≤…≤τ_N且α₁＝α₂＝…＝α_N；