[发明专利]一种信息与能量联合传输系统的预编码传输方法

权利要求书

1.一种信息与能量联合传输系统的预编码传输方法，其特征在于如下处理步骤：

S1: 基站通过一段时间的测量分别获取信息信道和能量信道的协方差信息、信息信道的噪声功率，这里信息信道和能量信道分别指发送端到信息接收机和能量接收机的信道；

S2: 初始化迭代指数、辅助参数、搜索步长，根据子算法一计算发送协方差矩阵和对偶函数数值作为初始值；

S3: 更新两个辅助参数；

S4: 根据辅助参数，采用与步骤S2相同的子算法计算新的发送协方差矩阵和对偶函数数值；

S5：按照一定的判定准则决定算法是否结束，若不满足准则，增加迭代指数，转到步骤S3；否则算法结束，输出预编码矩阵;

迭代指数k初始设置为零，辅助参数有两个，记为 和u, 这两个参数初始设置均大于或等于零，搜索步长t满足,所述步骤S2的子算法一计算方法如下；

S21: 根据子算法二，获得功率分配矩阵，N_T是发送天线数，diag(.)是矩阵的对角化操作，p_i是功率值；

S22: 计算最优发送协方差矩阵，

其中，，矩阵V_B是矩阵奇异值分解中的右奇异矩阵，是维度是N_T的单位矩阵，N_T是发送天线数，是矩阵的迹函数，(.)^1/2表示矩阵开方，(.)^-1/2表示矩阵开方并求逆，(.)^H是矩阵的Hermitian操作，、分别是发送端到能量接收机的信道接收、信道发送协方差矩阵，是发送端到信息接收机的信道发送协方差矩阵；

S23: 将Q代入下式，求出对偶函数，

其中，， ；是发送端到信息接收机的信道矩阵，称为信息信道，是一个复的矩阵，定义为：上式中，、是发送端到信息接收机的信道接收、信道发送协方差矩阵；是一个维度为的复高斯随机矩阵，每个元素统计独立，且服从均值零、方差1的复高斯分布；此外，P_T为发送功率,是功率最低要求，所述步骤S21的子算法二计算如下：

S211：初始化迭代指数k = 0, ；

S212：更新，，，这里，是一个列向量，是的第i列，是维度是N_D的单位矩阵，N_D是信息接收机的天线数；，，，和分别是矩阵B的奇异值分解对应的左奇异矩阵和对角阵，和分别是矩阵的特征分解中的对角阵和特征向量组成的矩阵；

S213: 增加迭代指数k = k+1，重复步骤S212-S213若干次；

S214：如果存在l，使得但是不收敛为零，则找到最小的功率值设置，其中，然后更新集合，回到步骤S212，否则，结束程序；

所述步骤S5中通过判断两次迭代取得的对偶函数数值之差，即是否小于某个预设门限，来决定是否结束算法，这里上标k表示第k次循环；若不满足准则，增加迭代指数，转到步骤S3；否则算法结束，输出预编码矩阵W = Q^1/2。

2.如权利要求1中所述的一种信息与能量联合传输系统的预编码传输方法，其特征在于：所述步骤S3的辅助参数更新方法如下：

其中，

t是搜索步长，上标^k代表迭代次数。

3.如权利要求1中所述的一种信息与能量联合传输系统的预编码传输方法，其特征在于：所述步骤S4的对偶函数定义为：

这里函数为拉格朗日算子，定义为：

。