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《北京邮电大学》 2019年
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基于无线携能全双工通信系统的鲁棒波束形成技术研究

郭志梅  
【摘要】:无线通信业务的快速发展导致无线通信系统对数据信息传输速率的要求也在不断提高,同时持续紧缺的频谱资源也是行业必须直面的事实和挑战。因此,在下一代无线通信系统中,能量消耗过大引起的能源供给不足问题以及频谱资源紧缺问题,都在一定程度上阻碍了无线通信业务的发展。在寻找解决方案的过程中,能量采集技术和全双工技术很好的应对了这两大发展瓶颈,成为了近些年热门的研究方向领域。而在实际的应用中,由于信号的延迟和量化时造成的误差等原因造成系统很难在发射机处获得完美的信道状态信息,所以引入信道估计误差对于研究系统的可靠性具有非常重要的意义。针对上述的研究背景意义,本文专注于研究基站和多个用户之间的通信情况,基于无线携能技术提出了三种考虑了信道状态信息完美情况的多输入单输出上下行链路的系统研究模型。其中用户可以通过功率分配器在对接收信号进行解码的同时也能实现能量的采集,达到信息解调和能量采集的同步性。针对实际的应用场景本文将引入具有一定上界的信道估计误差,提出鲁棒性波束形成优化设计方案来提高系统信号传输的可靠性。本文的工作主要有三个创新点。首先在带有功率分配器的多用户全双工无线携能通信系统中,本文不仅考虑了多用户之间的干扰还考虑了由于全双工技术引起的自干扰。为了更全面更深入的考虑实际信道情况,本文引入具有一定上界的信道估计误差,双重干扰在信道估计误差存在的同时给信号的稳定传输带来了更大的困难。其次在用户终端的功率分配器对能量进行采集的过程中,本文将突破传统的线性采集模型采用更加实际的非线性采集模型进行研究,提出鲁棒优化方案。最后在使用半定松弛算法对非凸问题进行处理的过程中去掉了秩一约束,本文针对该约束进行证明推导发现求得的结果具有秩一性质,进一步验证了问题的全局性。
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