多用户MIMO SWIPT系统中QoS约束的发射机设计与功率分割

"该论文研究了多用户多输入多输出（MU-MIMO）无线信息与功率传输（SWIPT）系统的服务质量（QoS）约束的收发器设计和功率分割策略。目标是通过联合优化基站（BS）的发射机、移动站（MSs）的功率分割因子和信息解码接收机，最小化传输功率，同时满足均方误差（MSE）和能量收集（EH）约束。为了解决非凸优化问题，提出了一个迭代框架，用于交替解决联合发射机和功率分割因子优化（JTxPS）子问题以及接收机滤波器设计子问题。" 在多用户多输入多输出（MU-MIMO）系统中，同时无线信息与功率传输（SWIPT）技术允许设备不仅接收信息，还能从接收到的射频信号中提取能量。这篇研究论文专注于在这种环境下实现服务质量（QoS）约束的高效收发器设计和功率分割策略。QoS在这里主要指的是通信的可靠性和数据传输速率，它对用户体验至关重要。 文章首先介绍了问题的背景，即如何在确保用户设备（MSs）能够稳定接收信息的同时，最大限度地提高它们的能量收集效率。这需要平衡两个关键因素：信息传输的误码率（由均方误差MSE衡量）和设备的能量需求。因此，优化目标是找到最佳的发射机配置，包括波束赋形和功率分配，以及每个MSs的最佳功率分割策略，以最大化能源效率，同时满足特定的MSE阈值。 为了解决这个非凸优化问题，论文提出了一种迭代算法。该算法将问题分解为两个子问题：一是联合发射机和功率分割因子优化（JTxPS），另一个是接收机滤波器设计。这两个子问题交替求解，直到收敛到一个满足约束条件的局部最优解。这种迭代方法有助于在复杂的优化空间中寻找平衡点，兼顾信息传输质量和能量收集效率。 此外，论文还可能涵盖了仿真结果和性能分析，展示了所提方法相对于传统策略的优势。这些结果可能包括不同系统参数（如用户数量、天线配置和信道条件）对系统性能的影响，以及在实际无线环境中的适用性评估。 这篇研究论文对多用户MIMO-SWIPT系统中的QoS保障和功率管理提供了新的见解和解决方案，对于推进无线通信系统在能效和通信质量方面的进步具有重要意义。其贡献在于提供了一种实用的优化框架，有助于未来无线网络设计中更好地融合信息传输和能源收集的需求。