基于能量收集的多用户mimo系统的预编码的设计及能效研究

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1、分类号：密级：UDC：学号：416114414055南昌大学专业学位研究生学位论文基于能量收集的多用户MIMO系统的预编码的设计及能效研究Pre-decodingDesignandEnergyEfficiencyResearchBasedOnEnergyHarvestingInMulti-UserMIMOSystem周笑笑培养单位（院、系）：信息工程学院电子信息工程系指导教师姓名、职称：杨鼎成副教授指导教师姓名、职称：朱禹涛高级工程师专业学位种类：工程硕士专业领域名称：电子与通信工程论文答辩日期：

2、2016年5月21日答辩委员会主席：评阅人：2016年月日学位论文独创性声明一、学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加示注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明弃表示谢意。学位论文作者签名（手写）；签字日期：少年６月７日二、学位论文版

3、权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕±学位论文全文数据库》中全文发表，，并通过网络向社会公众提供信息

4、服务同意按章程＂规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写）：）：１讀义导师签名（手写特Ａ怎＇＾签字日期：＾（月日签字日期：１＾（＞年＾月日（６年／．论文题目虎ＭｗｏＬ《赢＞液漱齡说Ｌ说巧．Ｉ參早与六ｙ吗个姓名学号文级别博：ｆ：□硕±１轉《為（）＂林作化论院／系／巧专业ＨＡｔ游為，索还）《凉下！／ｒ端联作通系电话Ｅ＿ｍａｉｌ信地址（邮编）：备■注：公开□保密（向校学位办申请获化准为＂保密＂，年摘要摘要能量收集(EnergyHarvesti

5、ng,EH)是解决能源消耗问题，实现绿色通信的一个重点技术。利用EH供能，不仅降低对传统能源的消耗，对于某些电池不易更换的设备，还能提高系统稳定性。而多用户多输入多输出(Multiple-UsersMultiple-InputandMultiple-Output,MU-MIMO)技术能够有效的提高系统频谱资源、空间资源的利用率，增强链路传输的可靠性。研究结合这两项技术的系统，对无线通信的发展有着重要的现实作用。基于以上，本文主要围绕能量收集、系统吞吐量两个核心点，研究基于EH的MU-MIMO的两类

6、网络模型——无线自组织网络和认知无线电网络——的预编码设计和能效优化问题。主要内容概括为以下两个方面：(1)无线自组织网络中预编码的设计的研究：系统中所有用户配置多天线，中继有机会主义特性，收集到的能量越多，越乐意帮助源节点转发信息。以满足源节点信息传输速率需求作为前提，利用剩余的能量进行自身信息传输。由于接收端有多个用户，为了能使用户很好的解码出自身需要的信息，在发射端需对发射的信息进行预编码的设计。本文设计了最优化预编码方案——波束赋形，利用半正定松弛(SemidefiniteRelaxati

7、on,SDR)计算出最优的波束赋形矢量，实现最优化系统速率。考虑到最优方案具有高复杂度，文中还设计了两种次优化的预编码方案——奇异值分解和块对角化预编码。通过仿真，对最优化和次优化方案进行了性能上的对比。(2)无线电认知网络中能效优化的研究：认知用户的频谱接入模式为Underlay接入模式。认知用户在第一时隙中从基站和混合式接入点同时接收能量信号，在对主用户的干扰不超过限定阈值的前提下，在第二时隙利用收集到的能量进行信息传输。为了在所有用户都满足通信诉求后，系统的能量使用效率可以最大化，提出了一种

8、在认知用户间进行能量协作的方案。利用KKT条件和注水算法求解出每个认知用户最佳的传输功率，以达成所有认知用户都能满足最低速率需求，且最优化系统能量使用效率及吞吐量的愿景。通过仿真，结果证明利用能量协作策略可以有效地提高系统性能增益。关键词：能量收集；多用户-多输入多输出；预编码的设计；能量协作IAbstractABSTRACTEnergyharvestingisoneofthekeytechnologiestosolvetheenergyconsumptionproblemanda