[发明专利]无线携能通信场景下网络辅助全双工系统收发机设计方法

说明书

本发明涉及一种无线携能通信场景下网络辅助全双工系统收发机设计方法，属于移动通信技术领域。该方法针对采用无线携能通信技术并在下行用户处进行能量采集的网络辅助全双工系统的总发射功率最小化问题，在上下行服务质量约束、能量采集约束、前向回传容量约束以及远端天线单元和用户发射功率的约束下，给出一种基于块坐标下降法的算法来联合优化上下行波束成形矢量、上行用户发射功率、前向回传压缩比以及功率分流比，并利用连续凸逼近技术解决了该非凸优化问题难以求解的问题。本发明能够求解出使系统的总发射功率最小化的收发机参数值，且适用于其它多种全双工系统和半双工系统。

技术领域

本发明涉及一种无线携能通信场景下网络辅助全双工系统收发机设计方法，属于移动通信技术领域。

背景技术

随着移动互联网的迅速发展，智能设备和视频流媒体应用层出不穷，全球无线数据业务呈爆炸式增长，多样化和个性化的移动业务对下一代移动通信系统的双工技术提出了更高的要求。因此，同频同时全双工技术进入了人们的视野。全双工无线收发机可以使用先进的自干扰消除技术在同一个时频资源中发射和接收，这可以使无线网络的频谱效率提高一倍。

最近被提出的无蜂窝大规模MIMO(multi-input multi-output)网络架构下的网络辅助全双工系统能够通过联合处理解决交叉链路干扰的问题，其主要思想在于：将一个全双工的远端天线单元(RAU)分为两个半双工的RAU，其中一个用于下行链路发射，另一个用于上行链路接收，并让他们在空间上彼此分离，以此来减少下行链路对上行链路的干扰。网络辅助全双工系统中的上行用户和下行用户都通过无线链路与RAU 连接，每个半双工RAU通过高速前传链路连接到中央处理器(CPU)，然后CPU集中进行基带处理。网络辅助全双工统一了灵活双工、混合双工、全双工和其他双工方法，举例来说，当网络辅助全双工系统中的一个负责上行链路接收的半双工RAU和一个负责下行链路发射的半双工RAU被放置在同一位置时，该系统就成为我们所认识的全双工云无线接入网络(C-RAN)，而在C-RAN的基础上将干扰进一步设置为0后，该系统成为半双工系统。因此，适用于网络辅助全双工系统的算法同样适用于这些系统。

无线携能通信技术由于其能够使终端设备摆脱传统的有线传输，延长待机时间，因而被广泛研究。该技术通过在设备处使用功率分流器，来将一部分通过无线传输接收到的功率用于信息解码，另一部分功率用于能量采集。此外，全双工系统中无线携能通信技术的研究也变得越来越重要，因为它在提高频谱效率和能量效率的同时实现了信息与能量的同步传输，而如何通过资源分配和功率控制提高全双工系统的能效仍然是一个需要解决的问题。

发明内容

针对上述技术的不足之处，提供一种基于块坐标下降法和连续凸逼近技术的算法来联合优化上下行波束成形矢量、上行用户发射功率、前向回传压缩比以及功率分流比，从而得到在满足系统性能要求的前提下能够使用户和RAU总发射功率最小的收发机参数值的无线携能通信场景下网络辅助全双工系统收发机设计方法。

为实现上述目的，本发明的无线携能通信场景下网络辅助全双工系统收发机设计方法，涉及的无线携能通信全双工系统包括N对RAU(remote antenna unit，远端天线单元)，具体包括N_T个具有发射机的发射RAU和N_R个具有接收机的接收RAU，每个发射RAU具有天线数量M_T，接收RAU具有天线数量M_R，发射RAU与接收RAU之间通过具有相同上下行链路容量的前向回传链路与网络辅助全双工系统的CPU (central processing unit，中央处理器)连接，远端天线单元RAU的区域内设有K个下行用户和L个上行用户，并在下行用户处进行能量采集，所有用户都配备一个天线，并且在N对远端天线单元RAU的服务区域内均匀且独立分布，

其步骤如下：