1.一种低复杂度的多用户信能同传系统能效优化方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)初始化如下变量:总功率约束值Ptotal,采集功率约束值ek,信干噪比约束值γk,采集电路单元的能量转化效率ζk,k=1,2,...,K;
(2)求解MU-MISO无线信能同传系统下所有用户在满足服务质量QoS时所需最小的传输功率,具体为:第k个用户根据方程 计算其在满足服务质量QoS时的功率分裂因子ρk,即可求得最小的传输功率 其中hk为信道估计得到的基站到用户k的信道向量, 表示基站到用户k的最优迫零预编码方向向量;同理,其余用户均求得pi,min,i=1,2,...,k-1,k+1,...,K,K为总的用户数;
从而得到所有用户独立的功率约束目标Pk,即 其中: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方差;然后根据Dinkelbach思想,将MU-MISO无线信能同传系统下的能效最大化问题变为减式问题,并分解为独立子问题,第k个独立子问题如下:pk≤Pk,
0≤ρk≤1.
其中:Rk(pk,ρk)为用户k的信道容量,Ek(pk,ρk)为用户k的采集功率,pk为用户k的发射功率,PC为系统固定总消耗功率,η表示能效值, 表示功率放大器效率;
(3)初始化迭代次数n=0、可行解 并根据能效函数计算出对应的能效值η(n),其中 分别表示用户在第n次迭代所求得的传输功率和功率分裂因子,所述能效函数为系统和速率(总的信道容量)与系统总功率消耗之比,即:(4)更新迭代次数n=n+1,求解第k个子问题,即求解该子问题所对应的四个一元多次方程,即:方程一:
其中:
方程二:
其中:
方程三:
其中:
方程四:
其中:
求出对应闭式解集 合 {pk,ρk},找出满足可 行域0 ≤ ρk≤1和max(l1(ρk),l2(ρk))≤pk≤Pk并且使得目标函数取得最大值时对应的 即为用户k所求的解,同理,按照此方式余下用户都找到(n)对应解 i=1,2,...,k-1,k+1,...,K,并计算能效值η ;
(5)判断是否满足 其中ε为判定阈值,如果满足则输出 即为K个子问题的最优解,即最优发射功率 和功率分裂因子 否则执行步骤(3);
(6)计算传输预编码向量 k=1,2,…K,基站利用vk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 k=1,2,…K发送到相应的用户,从而每个用户设定功率分裂因子,实现信息与能量的同时接收,即完成信能同传系统的收发机设计。