基于多用户信能同传干扰系统能效最大化收发机设计方法

摘要

本发明公开了一种基于多用户信能同传干扰系统能效最大化收发机设计方法，该方法的核心思想为：运用Dinkelbach算法将复杂问题进行简化，即将原问题分解成一系列的子问题并且将非线性分数规划转换为一般的非分式规划。最后再利用Dinkelbach算法的迭代思想求出最优的传输预编码和功率分裂因子从而完成多用户信能同传干扰系统的设计，实现该系统下能量效率的最大化。

主权项

一种基于多用户信能同传干扰系统能效最大化收发机设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)初始化如下变量：信干噪比的约束目标γ_k，采集功率约束目标e_k，k＝1,2,...,K，每个用户的功率约束目标P_k；(2)对多用户信能同传干扰系统的能量效率最大化问题进行简化，即将原问题分解成K个子问题；运用Dinkelbach思想，引入能效变量η将非线性分式规划转换成一般的非分式规划，其中第k个独立子问题如下：$\underset{\{p_k,{\rho }_k\}}{\max }\log (1+\frac{{\rho }_k{p}_k{g}_k}{{\rho }_k{\sigma }_k^2+{\delta }_k^2})-\eta ({\mathrm{\theta p}}_k+P_c)$$s.t.\frac{{\rho }_k{p}_k{g}_k}{{\rho }_k{\sigma }_k^2+{\delta }_k^2}\ge {\gamma }_k$${\xi }_k(1-{\rho }_k)(p_k{g}_k+{\sigma }_k^2)\ge e_k$0＜p_k＜P_k0≤ρ_k≤1其中：ρ_k为用户k的功率分裂因子，K为总的用户数，P_C为系统固定总消耗功率，为天线引入的加性噪声的方差，为射频信号转变为基带信号进行信号处理时引起的加性噪声的方差，为功率放大器效率，ζ_k为采集电路单元的能量转化效率，并定义h_kk表示用户k的发射机和接收机之间的共轭信道向量，表示用户k的最优迫零预编码方向向量，η表示能效变量；(3)第k个独立子问题以p_k,ρ_k为未知数，求解每个子问题的最优解p_k,ρ_k，即得到闭式解集合{p_k,ρ_k}，k＝1,2,...,K；通过公式求得此闭式解集合对应的能效值η；基于Dinkelbach迭代思想求得最终能效值η⁽ⁿ⁾以及相对应的(4)计算传输预编码向量用户k的发射机利用v_k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，每个用户接收机设定功率分裂因子，完成信能同传干扰系统的收发机设计，可以进行信息与能量的同时接收。