多用户干扰信道中无线携能通信技术研究

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1、硕士学位论文Ｉ＾圓靡多用户干扰信道中无线携能通信技术研究作者姓名赵会敏学校导师姓名、职称刘祖军教授企业导师姓名、职称李阔高工申请学位别工硕士Ｉ学校代码10701学号1501120430分类号TN92密级公开西安电子科技大学硕士学位论文多用户干扰信道中无线携能通信技术研究作者姓名：赵会敏领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：刘祖军教授企业导师姓名、职称：李阔高工学院：通信工程学院提交日期：2018年4月ResearchonSWIPTforMulti-userInterferenceChannel

2、sAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationsEngineeringByZhaoHuiminSupervisor:LiuZujunProfessorLiKuoSeniorEngineerApril2018摘要摘要在能量受限的无线网络中，特别是在倡导绿色通信的大背景下，设计节能系统是至关重要的。而从外界环境中收集可再生资源是一种可以降低能耗并实现绿色通

3、信的有效方法。不受环境影响的无线射频信号，作为既可以携带能量又可以携带信息的信号成为能量收集的一种新能源。因此，收集无线射频信号的能量以延长无线设备内置电池的使用期限具有重要的意义。另一方面，随着无线通信技术的发展，传统的点对点通信系统逐渐被频谱资源利用率更高的多用户多天线系统所代替。因此，本文研究多用户干扰信道中整合了射频信号能源收集和传统无线信息传输的无线携能通信技术（SimultaneousWirelessInformationandPowerTransfer,SWIPT）。论文主要研究内容如下：首先，论文针对K用户MIMO干扰信道中能效

4、优化问题，将SWIPT技术和干扰对齐技术相结合，利用最大SINR干扰对齐算法使用户之间的干扰在信息译码端被消除，而在能量收集端使之作为一种能量收集起来。之后，建立了将信干噪比约束和收集能量约束考虑在内的能效优化模型。通过分析所优化问题目标函数的特性，采用分数规划理论将非凸的优化问题转化为K个凸的子优化问题，然后利用一维搜索理论提出一种基于最大SINR干扰对齐算法的能效优化算法，该方法与已有的TZF算法相比，能够在很大程度上提高系统的能量效率。其次，针对下行链路和上行链路都有数据传输需求的问题，本文在K用户MISO干扰信道中，推导了下行链路和上行

5、链路的传输速率公式，建立了将接入点发射功率约束考虑在内的加权和速率优化模型。在下行链路，接入点通过SWIPT技术向用户传输信息和能量，而在上行链路，用户通过时分多址方式向接入点上传数据。采用发射端迫零和最大比合并算法获得预编码向量和接收滤波器向量后，将非凸的原优化问题转化为K个凸的子优化问题。通过分析所优化目标函数特性，结合黄金分割法、二分法及最优化理论提出了一种系统加权和速率优化算法，仿真结果验证了该算法的有效性。最后，针对功率分配比率为优化变量时，K用户MISO干扰信道中系统加权和速率优化问题，建立了优化变量为时间分配比率和功率分配比率时，

6、系统加权和速率优化模型，采用黄金分割法和一维搜索理论提出了一种基于可变功率分配比率的加权和速率优化算法，该算法与将功率分配比率作为定值考虑的算法相比，能够获得更好的系统性能。关键词：无线携能通信，干扰对齐，时分多址，信干噪比，能量效率IABSTRACTABSTRACTInenergy-constrainedwirelessnetworks,especiallyinthecontextofpromotinggreencommunications,itisveryimportanttodesignenergy-savingsystems.Aneff

7、ectivewaytoreduceenergyconsumptionandachievegreencommunicationsistoharvestenergyfromtheenvironment.Environment-independentambientradiofrequencysignals,whichcancarrybothenergyandinformation,canbeaviablenewsourceforenergyharvesting.Hence,itismeaningfulforprolongingthelifetimeo

8、fthewirelessdevice'sbuilt-inbatterytoharvesttheRFenergy.Ontheotherhand,with