[发明专利]基于凸上界无线供电放大前传中继系统收发器的优化方法

摘要

本发明涉及一种基于凸上界无线供电放大前传中继系统收发器的优化方法。通过凸上界约束得出近似优化算法，该近似优化算法计算复杂度较小，算法的约束具有普遍意义，同时优化源预编码矩阵、中继预编码举证和ps比率，就能得到一个整体最优的结果，经过优化后的无线供电放大前传中继系统收发器交互信息更高。

主权项

1.一种基于凸上界无线供电放大前传中继系统收发器的优化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、计算源节点和目的节点之间的MI值和中继节点上的能量约束；S2、根据源节点和目的节点之间的MI值和中继节点上的能量约束计算优化问题，并将优化问题简化为功率分配问题；S3、将功率分配问题利用上界转化为凸问题；S4、通过半定约束将凸问题转化为半定规划问题，并求解半定规划问题；所述步骤S1具体包括以下步骤：S11、计算中继节点收到的信号向量y_r，计算公式为：y_r＝HBs+v_r          (1)在公式(1)中，H为源节点和中继节点之间的一N_r*N_s的MIMO信道矩阵，其中N_r为中继节点的天线数目，N_s为源节点的天线数目，v_r为中继节点的加性高斯白噪声向量，其均值为0且B为N_s*N₁的源预编码矩阵，s为一束N₁*1的信号向量；S12、通过信号向量y_r计算中间信号向量Z_r，计算公式为：在公式(2)中，H的奇异分解值为其中Λ_h为对角元素降序排列的对角矩阵，U_h，1为U_h最左侧的N₁列，V_h，1为V_h最左侧的N₁列，Λ_h，1为H中N₁个最大的奇异值构成的对角矩阵；S13、通过PS协议，中继节点将中间信号向量Z_r去白噪声后的信号向量拆分为一个N₁*N₁的PS矩阵D：在公式(3)中，d_i为第i个信息流的PS比率，d_i∈[0，1]，i＝1，…N₁；S14、通过矩阵D和中间信号向量计算中继节点采集到的RF能量E_r，计算公式为：在公式(4)中，η∈(0，1)为能量转化效率，E{}为统计期望，为N₁*N₁的单位矩阵，tr()为矩阵的迹；S15、计算目的节点接收到的信号向量y_d，计算公式为：y_d＝Gx_r+v_d           (5)在公式(5)中，G为中继节点和目的节点之间一N_d*N_r的MIMO信道矩阵，N_d为目的节点的天线数目，v_d为目的节点的加性高斯白噪声向量，x_r为中继节点传输的信号矩阵，其中x_r的计算公式为：在公式(6)中，F为N_r*N_r在中继节点的线性预编码矩阵；S16、通过目的节点接收到的信号向量y_d和中继节点传输的信号矩阵x_r计算有源节点和目的节点之间的MI值MI(D，B，F)，计算公式为：在公式(7)中，为Nd*N_d的单位矩阵，为中继节点噪声的方差，为目的节点噪声的方差；S17、通过中继节点传输的信号矩阵x_r以及中继节点采集到的RF能量E_r计算中继节点的能量约束：在公式(8)中，为N_r*N_r的单位矩阵；所述步骤S2具体包括以下步骤：S21、通过有源节点和目的节点之间的MI值MI(D，B，F)和中继节点的能量约束可得优化问题，具体公式为：s.t.tr(BB^H)≤P0≤d_i≤1，i＝1，…，N₁         (9)在公式(9)中，P为源节点可获得的功率，为全部数据流的功率约束；S22、将优化问题等价为功率分配问题，具体公式为：x_i≥w_i≥0，y_i≥0，i＝1，…，N₁       (10)在公式(10)中，α_i＝λ_h，i，b_i＝λ_g，i，x_i＝λ_b，i，w_i＝d_ix_i，y_i＝λ_f，i(d_iλ_h，iλ_b，i+1)，