设计了多天线全双工(full-duplex,FD)中继信道下联合优化功率分裂因子和波束成形矩阵的能量与信息同传(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)算法。不同于现有的FD-SWIPT方案,考虑较为复杂的多天线中继系统,并用功率分裂(power splitting,PS)代替传统的时间切换(time switching,TS),使得信息传输和能量采集过程可以同时进行。给出了基于迫零算法(zero-forcing algorithm,ZF)的波束成形方案,研究了系统低复杂度的次优解,其中波束成形的使用增强了能量采集和回路自干扰抑制的能力,从而达到更大的吞吐量。还优化了PS,并利用二次插值法求出最优的PS因子,最终得到整个系统的次优解。仿真结果表明,联合优化方案可以提升系统的最大吞吐量,另外,PS因子的选择对系统吞吐量起着至关重要的作用,同时这2个优化因子都与发射功率的大小有关。
本文考虑了一个利用full-duplex simultaneous wireless information and power transfer (FDSWIPT)双向中继提供移动通信蜂窝网络中小区覆盖,同时改进吞吐量和能量效率的应用场景.针对FD-SWIPT双向中继研究存在问题,提出了FD-SWIPT双向中继系统中基于天线选择与波束成形联合优化的高能效和吞吐量最大化方案.首先,给出了一种低复杂度次优天线分组算法,在中继接收端使用天线分组策略,将信道条件好的接收信号用于传输,剩下的信号用于能量采集.进一步,在中继发送端设计了波束成形方案,并利用最大广义特征值方法优化波束成形矢量,达到优化接收端信干噪比的目的.仿真结果表明,所提出的联合优化方案能有效提升系统的和吞吐量与能量效率,且天线选择方案起到了重要的作用.
针对能量收集认知无线电网络(energy harvesting-cognitive radio network,EH-CRN)很少考虑次用户需求,且缺乏主次用户间的具体协作策略的问题,提出一种基于次用户意愿的中继协作方案。与传统协作方案不同的是,该方案考虑次用户意愿,假设次用户可以根据自身需求选择携带数据量负荷较小的主用户进行合作,并给出了具体的协作策略。设计了一种能量收集时间分配因子的优化方案,使得在合作以及非合作模式下次用户吞吐量最大。进一步,在不合作模式下推导出能量收集时间分配因子的闭式解;在合作模式下,由于无法直接完全通过解析求解获得优化结果,故采用遍历搜索的方法求解优化问题。进行了仿真分析,一方面验证了该方案的系统性能比传统合作方案有明显优势,另一方面仿真了不同参数对该方案性能的影响。
