本文關(guān)鍵詞：全雙工無線攜能通信系統(tǒng)中的波束賦形研究　出處：《華僑大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 全雙工 無線攜能 波束賦形 凸優(yōu)化

【摘要】：隨著無線業(yè)務(wù)的增值和用戶端數(shù)量的爆炸性增長(zhǎng),無線通信系統(tǒng)正面臨頻譜資源匱乏和能耗過大的雙重壓力,作為5G規(guī)范的備選技術(shù),全雙工及無線攜能技術(shù)有望緩解上述壓力:一方面,全雙工技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)終端設(shè)備在同一時(shí)隙同一頻帶發(fā)送/接收數(shù)據(jù);另一方面,無線攜能技術(shù)在完成信息交互的同時(shí),實(shí)現(xiàn)了無線能量的有效轉(zhuǎn)移;因此在全雙工系統(tǒng)中采用無線攜能技術(shù),同步改善了通信系統(tǒng)的頻譜效率和能量可持續(xù)性。本文旨在研究全雙工無線攜能通信場(chǎng)景下,基于不同優(yōu)化目標(biāo)準(zhǔn)則的波束賦形聯(lián)合優(yōu)化方案,主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:(1)針對(duì)多用戶全雙工蜂窩通信網(wǎng)絡(luò),提出了一種基于系統(tǒng)功耗最小及能量收獲最大雙目標(biāo)準(zhǔn)則的聯(lián)合優(yōu)化方案。該方案采用迫零消除上行鏈路中多用戶干擾,在下行鏈路,為了實(shí)現(xiàn)信息和能量的有效傳遞,全雙工基站分別采用信息波束賦形及能量波束賦形為用戶提供通信服務(wù)。鑒于功率問題為非凸問題,通過半定松弛將其轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題。仿真結(jié)果表明,所提方案相比傳統(tǒng)方案能夠節(jié)約大量的功率,從而有效提高了系統(tǒng)的功率效率。(2)針對(duì)全雙工無線攜能通信系統(tǒng),設(shè)計(jì)了一種基于系統(tǒng)和速率最大化準(zhǔn)則的波束賦形聯(lián)合優(yōu)化策略。該策略以最大化系統(tǒng)和速率為目標(biāo),同時(shí)考慮上行/下行鏈路的發(fā)射功率及能量收獲約束來構(gòu)造優(yōu)化模型。優(yōu)化變量間的耦合導(dǎo)致速率問題為非凸問題,首先采用半定松弛及一階泰勒近似方法克服問題的非凸性,然后結(jié)合基于逐次凸近似的迭代算法分別求解次最優(yōu)的信息波束賦形矢量和能量波束賦形矢量。仿真結(jié)果表明,所提方案相比傳統(tǒng)方案性能更優(yōu),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)和速率的有效提高。(3)針對(duì)全雙工無線攜能蜂窩通信系統(tǒng),提出了一種最大化系統(tǒng)和速率的波束成形聯(lián)合優(yōu)化算法,其中在上行鏈路,基站采用MMSE-SIC接收機(jī)同時(shí)抑制多用戶干擾、自干擾及背景噪聲。由于所構(gòu)造的優(yōu)化問題非凸,首先采用半定松弛線性化非凸約束,然后結(jié)合DC規(guī)劃重構(gòu)和SCA迭代算法,進(jìn)而求解次最優(yōu)的信息及能量波束賦形矢量。仿真結(jié)果表明,采用MMSE-SIC接收機(jī)相比采用迫零接收實(shí)現(xiàn)了顯著的系統(tǒng)和速率增益,有效改善了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率。
[Abstract]:Along with the explosive growth of the number of wireless value-added business and user terminal, wireless communication system is facing the lack of spectrum resources and energy consumption of double pressure, as the alternative technology of 5G specification, and full duplex wireless technology can bring is expected to alleviate the pressure: on the one hand, full duplex technology can realize the terminal equipment at the same time with a band to send / receive data; on the other hand, wireless technology can complete the information exchange in the articles at the same time, to achieve the effective transfer of wireless energy; therefore the wireless technology can bring in full duplex synchronous communication system, improve the system spectrum efficiency and energy sustainability. This paper aims to study the full duplex wireless communication can bring the scene under the joint optimization of beamforming criterion based on different optimization objectives, the main innovations are as follows: (1) for multi-user full duplex cellular communication network, presents a system based on The joint optimization of minimum power consumption and energy harvesting. The largest binocular standard scheme using zero forcing eliminating uplink multi-user interference in the downlink, in order to realize the effective transmission of information and energy, full duplex base station respectively with information beamforming and beam energy wave shaped to provide communication services for users. In view of the power problem the non convex problem will be transformed into convex optimization problems via semidefinite relaxation. The simulation results show that the proposed scheme is compared to the traditional scheme can save a lot of power, so as to effectively improve the power efficiency of the system. (2) for full duplex wireless communication system can carry, designed a beamforming system based on rate and maximizing the joint optimization strategy. The strategy is to maximize the system and rate as the goal, considering the uplink / transmit power and energy harvesting constraints to construct the optimization model of downlink The coupling between variables. The optimization problem is non convex problem in rate, using non convex semidefinite relaxation and first-order Taylor approximation method to overcome the problem, and then combined with the information of the beamforming vector and energy beamforming vector iterative algorithm based on successive convex approximation are solved optimal. The simulation results show that the proposed compared to traditional schemes with better performance, can effectively improve the system and speed. (3) according to the articles of full duplex wireless cellular communication system, put forward a maximum beam system and the rate of forming joint optimization algorithm, which in the uplink, the base station using MMSE-SIC receiver while suppressing multi-user interference, self interference and background because of noise. The optimization problem is non convex, the linear semidefinite relaxation of non convex constraints, and then combined with the DC planning and reconstruction of SCA iterative algorithm, thus solving the optimal information and The simulation results show that the MMSE-SIC receiver achieves significant system and rate gain compared with zero forcing reception, and effectively improves the data rate of the system.

【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN929.5

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本文編號(hào)：1401006