[发明专利]一种新型的全双工共生通信系统

摘要

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种新型的全双工共生通信系统。本发明提出一种将全双工被动式物联网设备和共生无线通信系统相融合的通信系统架构，通过该架构，物联网反射设备通过全双工技术接收来自主发送机的广播信号，极大地提高了频谱利用效率；主发送机通过波束成形设计，进一步优化该共生通信系统；方案实施简单，且可证明能实现高于为各自系统分配专用通信资源的频谱效率，具有很强的应用价值。

主权项

1.一种新型的全双工共生通信系统，所述全双工共生通信是指，将全双工被动式物联网通信与共生无线通信系统相结合，其特征在于，所述全双工共生通信系统包括主发送机、全双工物联网反射设备以及主接收机；主发送机发送信号到全双工物联网反射设备以及主接收机；全双工物联网反射设备的定义是，物联网反射设备能够通过天线端的阻抗部分匹配实现对一部分入射信号进行反射调制发送，同时，对另一部分入射信号的信息进行接收解调；所述主接收机接收解调来自于主发送机以及全双工物联网设备的信号；具体的是：设定发送机部署M根天线，反射设备部署单天线，接收机部署单天线，同时设定物联网反射设备发送符号的周期为主发送机发送符号周期的L倍，L≥1；物联网反射设备在第n个周期上的发送信号为c(n)，主发送机发送的信号为x_t,l(n)＝[x_t,l,1(n),x_t,l,2(n),...,x_t,l,M(n)]^T，其中x_m,l(n)代表主发送机第m根天线在时刻l发送信号；将主发送机发送的信号表示为：其中p为主发送机发送功率，v为主系统信号的波束成形向量，s_l(n)表示在l时刻主发送机的发送符号；主发送机通过解决如下最小发送功率优化问题来设计其波束成形向量v和反射设备的平均功率分配系数β：s.t.R_r,s≥R_b,s,R_b,s≥η_s,R_r,c≥η_c,0≤β≤1,||v||²＝1.其中，R_r,s和R_b,s分别表示主发送机到主接收机、物联网反射设备的信息传输速率，R_r,c表示物联网反射设备到主接收机信息传输速率，η_s为主发送机到物联网反射设备的信息传输速率要求，η_c为物联网反射设备到主接收机的信息传输速率要求，具体计算方法为：R_r,s＝log₂(1+γ_r,s)R_b,s＝log₂(1+γ_b,s)其中，表示取平均操作，e表示自然指数，Ei(·)表示指数积分函数，计算方法为γ_r,s和γ_b,s分别表示主发送机到主接收机、物联网反射设备的信噪比，是c(n)的平均信噪比，分别为主接收机与物联网反射设备的加性高斯白噪声方差；在第n个物联网反射设备符号周期，物联网反射设备接收到的第l个信号y_b,l(n)为：其中，β是由于吸收信号的平均功率分配系数；为主发送机到反射设备的信道，其中，h_1,m表示主发送机第m根天线到反射设备天线的信道；z_b,l(n)为反射设备的接收噪声；物联网反射设备的反射信号为：在第n个反射设备符号周期，主接收机接收到的第l个信号y_r,l(n)为：其中，为主发送机到主接收机的信道，其中，h_2,m表示主发送机第m根天线到主接收机天线的信道；g表示反射设备到主接收机的信道；z_r,l(n)为主接收机的接收噪声。