用于同时无线信息和功率传输的多用户MISO波束成形

同时无线信息和功率传输（SWIPT）预计将在未来的机器或传感器无线网络中得到广泛应用，因为它可以同时提供无线数据和能量接入。本文研究了一个多用户多输入单输出（MISO）广播SWIPT系统，其中多天线接入点（AP）通过空间复用同时向多个单天线接收器发送信息和能量，每个接收器实现信息解码（ID）或能量收集（EH）。由于实际中EH接收器的工作功率远高于ID接收器，我们提出了一种基于接收器位置的传输调度，即靠近AP的接收器被调度进行EH，而远离AP的接收器进行ID。我们的目标是在给定一组ID接收器的最小信干噪比（SINR）约束下，最大化传输到所有EH接收器的加权和功率。特别地，我们考虑了两类ID接收器（分别称为I型和II型），它们分别不具备或具备消除（先验已知的）能量信号干扰的能力。对于每类ID接收器，我们将联合信息和能量发射波束成形设计表述为一个非凸二次约束二次规划（QCQP）。首先，我们通过应用一种称为半定松弛（SDR）的优化技术，获得了所表述QCQP的全局最优解。通过SDR表明，对于I型ID接收器，不需要专用的能量波束即可达到最优解；而对于II型ID接收器，使用不超过一个能量波束是最优的。接下来，我们建立了一种新形式的著名上下行对偶性，以开发替代算法来获得与SDR相同的最优解。