[发明专利]一种基于多接收机信能同传系统的功率采集最大化实现方法

摘要

本发明公开了一种基于多接收机信能同传系统的功率采集最大化实现方法，该方法的核心思想为：引入松弛变量，根据凹凸转化思想将基于采集功率最大化的多接收机信能同传系统设计问题等价为凸问题；然后迭代求解该问题，得到采集功率最大化问题下所对应的最优传输预编码向量以及功率分裂因子；基站利用最优传输预编码向量对传输信号进行预编码，同时通过控制信道将每个功率分裂因子发送到相应的接收机，每个接收机设定功率分裂因子，完成信能同传系统的收发机设计。该系统不仅能够实现信息与能量的同时传输，同时使得系统的采集功率达到最大。

主权项

1.一种基于多接收机信能同传系统的功率采集最大化实现方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：基站对发射端加载预编码向量后发送信号且该信号包括信息部分和能量部分；步骤S2：任一个接收机对应接收基站所发送的信号，该信号可表示为：其中:h_k表示基站到接收机的信道向量，v_k表示第k个接收机对应的预编码向量，s_k表示接收机的符号,n_k为天线引入的加性噪声，服从均值为0方差为的循环对称复高斯分布；步骤S3：根据接收机中设置功率分裂因子将该信号的能量采集函数表达式可写为：其中:ρk表示接收机的功率分裂因子；同时，接收机采集功率Ek可表示为：其中，ζ_k表示电路的能量转化效率，表示从接收的能量中转化为可存储的电能；为射频信号转变为基带信号进行信号处理时所引入加性噪声的方差；步骤S4：当预编码向量vk和功率分裂因子ρk同时满足下式(1)和(2)时，信能通传系统中接收机的采集功率最大；上述(1)式需同时符合如下条件：步骤S5：利用凹凸转化思想并通过迭代法求解上述(1)式和(2)式，所述步骤S5进一步包括以下步骤：第一步：初始化如下变量：总功率约束值P_total，信干噪比约束值γ_k，采集电路单元的能量转化效率ζ_k，k＝1,2,...,K；初始化迭代次数n＝1及相应的初始可行解并计算：第二步：更新迭代次数n＝n+1，求解逼近的采集功率最大化凸问题，即得到一组满足采集功率最大化问题约束的可行解同时根据公式：求得第n次迭代的采集功率；其中，h_k表示基站到接收机k的信道向量k＝1,2,...K；n_k为天线引入的加性噪声，服从均值为0方差为的循环对称复高斯分布，k＝1,2,...K；z_k为基带信号处理时引入的加性噪声，服从均值为0方差为的循环对称复高斯分布，k＝1,2,...K；表示取实部操作，(·)^H表示复共轭转置操作；第三步：判定是否满足条件其中ε表示判定阈值，若满足则令并重复第二步；如不满足，则最后求得问题的解并输出ρ_k^*＝ρ_k⁽ⁿ⁾,v_k^*＝v_k⁽ⁿ⁾,k＝1,2,...K；第四步：基站根据求得的{vk*}对传输信号进行预编码，同时通过控制信道将每个功率分裂因子{ρk*}发送到相应的接收机，每个接收机设定功率分裂因子，完成信能同传系统的收发机设计，可以进行信息与能量的同时接收。