本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

無(wú)線(xiàn)通信業(yè)務(wù)量爆炸式增長(zhǎng)與頻譜資源短缺之間的外在矛盾，驅(qū)動(dòng)著無(wú)線(xiàn)通信理論與技術(shù)的內(nèi)在變革，由于對(duì)頻譜需求的不斷增長(zhǎng)，頻譜效率作為重要的通信性能指標(biāo)在通信領(lǐng)域被廣泛研究。與此同時(shí)，隨著綠色信息與通信技術(shù)理論的拓展，能量高效無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)不斷引起重視。然而，頻譜效率與能量效率在某種程度上不能總是保持一致發(fā)展，甚至?xí)嗷ブ萍s。因此，如何在保證無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)頻譜效率的同時(shí)提高能量效率成為通信領(lǐng)域重要的研究方向。

全雙工技術(shù)，指在相同的時(shí)間和頻率資源上同時(shí)接收和發(fā)送信號(hào)，相較于傳統(tǒng)半雙工模式理論上可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)頻譜效率的倍增，從而成為imt-2020的關(guān)鍵技術(shù)之一。從設(shè)備層面，全雙工的核心問(wèn)題是本地設(shè)備發(fā)射的同時(shí)同頻信號(hào)，即自干擾，如何在本地接收機(jī)中進(jìn)行有效抑制，目前已形成空域、射頻域、數(shù)字域聯(lián)合的自干擾抑制路線(xiàn)在一定程度上可將干擾抑制至噪聲水平，因而近年來(lái)全雙工技術(shù)已能夠有效應(yīng)用到無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)中。另外，在無(wú)線(xiàn)通信場(chǎng)景中，中繼作為網(wǎng)絡(luò)物理層的連接設(shè)備，主要功能是通過(guò)對(duì)信號(hào)的重新發(fā)送和轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x，可極大提高系統(tǒng)覆蓋范圍，而多輸入多輸出(mimo)中繼系統(tǒng)通過(guò)多天線(xiàn)分集增益可實(shí)現(xiàn)時(shí)間、頻率、功率上的資源共享，在一定程度上極大的提高了系統(tǒng)頻譜效率及鏈路可靠性，因而被廣泛應(yīng)用于協(xié)作通信系統(tǒng)中。相較于傳統(tǒng)的單向中繼，雙向中繼通信方案相當(dāng)于在同一個(gè)物理信道中支持了兩個(gè)單向信道，因此其彌補(bǔ)了單向中繼系統(tǒng)頻譜效率低下的缺點(diǎn)，為高效數(shù)據(jù)通信提供了一種有效的技術(shù)手段因而得到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的高度重視。因此，考慮到全雙工技術(shù)的高效性，將全雙工技術(shù)應(yīng)用到雙向mimo中繼系統(tǒng)中已成為拓展中繼系統(tǒng)性能的有效途徑。

全雙工雙向mimo中繼的高頻譜性能毋庸置疑，然而其能量效率卻未被證明。由于雙向mimo中繼通信系統(tǒng)需要高速的數(shù)字信息處理系統(tǒng)及高頻的射頻信道開(kāi)銷(xiāo)，因而其系統(tǒng)復(fù)雜度較高且成本較大。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，中繼處的射頻信道數(shù)往往是被限制的，而天線(xiàn)選擇成為解決這一問(wèn)題的有效途徑，大量針對(duì)多天線(xiàn)系統(tǒng)的天線(xiàn)選擇方案在之前的研究中被提出?，F(xiàn)有的全雙工雙向mimo中繼系統(tǒng)的天線(xiàn)選擇方案中，多是基于以系統(tǒng)容量為主導(dǎo)，以系統(tǒng)容量或者鏈路信噪比最大化、自干擾最小化為標(biāo)準(zhǔn)，選擇固定數(shù)量的接收或者發(fā)送天線(xiàn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。同時(shí)，信號(hào)模型中只考慮各通信節(jié)點(diǎn)傳輸功率，并未對(duì)功率消耗進(jìn)行分析，將所提出的選擇方案與傳統(tǒng)窮舉方案進(jìn)行比較從而說(shuō)明該方案的技術(shù)優(yōu)勢(shì)性。

因此，在實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題：面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)中能量效率和頻譜效率存在一定的制約，使得現(xiàn)有系統(tǒng)中不能有效實(shí)現(xiàn)能量效率和頻譜效率的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法，能夠綜合考慮通信系統(tǒng)的能量效率和頻譜效率，提高系統(tǒng)能量效率性能并降低系統(tǒng)的功率損耗。

基于上述目的本發(fā)明提供的一種面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法，包括：

根據(jù)全雙工雙向中繼系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)信號(hào)發(fā)送與接收模型，構(gòu)建能量效率優(yōu)化模型；其中，所述能量效率為系統(tǒng)總頻譜效率與總功率消耗的比值；所述能量效率優(yōu)化模型包括能量效率迭代閉合表達(dá)式，該能量效率迭代閉合表達(dá)式與信道狀態(tài)信息及各節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率有關(guān)；

基于構(gòu)建的能量效率優(yōu)化模型，選定中繼節(jié)點(diǎn)處一組收發(fā)天線(xiàn)使得系統(tǒng)獲得最大的能量效率增益；

根據(jù)選定的所述中繼收發(fā)天線(xiàn)，以系統(tǒng)頻譜效率和節(jié)點(diǎn)功率限制為約束，計(jì)算得到各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率；

將計(jì)算得到的各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率作為下次迭代過(guò)程中選擇中繼收發(fā)天線(xiàn)時(shí)新的傳輸功率，基于能量效率迭代閉合表達(dá)式，且以對(duì)系統(tǒng)能量效率貢獻(xiàn)值最大為標(biāo)準(zhǔn)，在已選定中繼處收發(fā)天線(xiàn)的基礎(chǔ)上選定中繼節(jié)點(diǎn)處下一組收發(fā)天線(xiàn)；

更新中繼處收發(fā)天線(xiàn)子集，在給定頻譜效率及節(jié)點(diǎn)功率限制下，計(jì)算中繼收發(fā)天線(xiàn)子集更新后的各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率；其中，所述收發(fā)天線(xiàn)子集初始設(shè)定為空，每次選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)添加到收發(fā)天線(xiàn)子集中；

對(duì)上述中繼天線(xiàn)選取以及節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率計(jì)算的過(guò)程進(jìn)行迭代計(jì)算，直到遍歷所有中繼節(jié)點(diǎn)處的收發(fā)天線(xiàn)，選定使得能量效率最大時(shí)的中繼收發(fā)天線(xiàn)集合以及對(duì)應(yīng)的各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率；

基于選定的收發(fā)天線(xiàn)集合以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射功率進(jìn)行系統(tǒng)通信。

可選的，所述根據(jù)選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)，計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率的步驟包括：

獲取頻譜效率以及各節(jié)點(diǎn)最大功率限制約束；

基于選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)，以能量效率最大原則，構(gòu)建功率優(yōu)化模型；

根據(jù)構(gòu)建的功率優(yōu)化模型計(jì)算得到各節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)發(fā)射功率。

可選的，所述全雙工雙向中繼系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)信號(hào)發(fā)送與接收模型包括中繼節(jié)點(diǎn)的信號(hào)接收模型、中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)因子以及節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)與接收信號(hào)的關(guān)系模型；

中繼節(jié)點(diǎn)接收信號(hào)計(jì)算表達(dá)式為：

其中，xk(t)，k∈{1,2}表示源節(jié)點(diǎn)sk在t時(shí)刻的發(fā)送信號(hào)；xr(t)表示中繼節(jié)點(diǎn)r在t時(shí)刻的發(fā)送信號(hào)；yr(t)為中繼節(jié)點(diǎn)r在t時(shí)刻的接收信號(hào)；分別表示實(shí)際傳輸過(guò)程中源節(jié)點(diǎn)s1到中繼節(jié)點(diǎn)r、源節(jié)點(diǎn)s2到中繼節(jié)點(diǎn)r的子信道矩陣；isi表示中繼節(jié)點(diǎn)處的自干擾信道；表示中繼節(jié)點(diǎn)處的加性白高斯噪聲；

中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送信號(hào)計(jì)算表達(dá)式為：

xr(t)＝αyr(t-1)；

其中，yr(t-1)表示(t-1)時(shí)刻中繼節(jié)點(diǎn)的接收信號(hào)，α表示中繼放大因子；pr表示中繼節(jié)點(diǎn)的信號(hào)發(fā)射功率；p1,p2分別表示兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)處的發(fā)射功率，n0為節(jié)點(diǎn)噪聲；和分別表示實(shí)際傳輸過(guò)程中源節(jié)點(diǎn)s1及源節(jié)點(diǎn)s2到中繼節(jié)點(diǎn)r的子信道矩陣；ili為中繼節(jié)點(diǎn)處自干擾；l為中繼節(jié)點(diǎn)的射頻信道數(shù)；

發(fā)送信號(hào)的協(xié)方差矩陣為：

其中，pk為節(jié)點(diǎn)功率約束；ns為源節(jié)點(diǎn)處天線(xiàn)數(shù)量；為ns階單位矩陣；

加性白高斯噪聲的協(xié)方差矩陣為：

其中，il為l階單位矩陣。

可選的，基于中繼節(jié)點(diǎn)采用干擾消除技術(shù)將自干擾控制在一定范圍內(nèi)，且自干擾與本地發(fā)送功率有關(guān)；

得到自干擾信道與信號(hào)發(fā)射功率的關(guān)系：

isi～cn(0,ηrpr)；

其中，ηr為節(jié)點(diǎn)自干擾消除能力參數(shù)。

可選的，所述構(gòu)建能量效率優(yōu)化模型的過(guò)程還包括：

節(jié)點(diǎn)采用信道檢測(cè)技術(shù)獲取信道狀態(tài)信息；

利用接收的期望信號(hào)、剩余自干擾和加性高斯白噪聲，得到源節(jié)點(diǎn)實(shí)際接收信號(hào)；所述源節(jié)點(diǎn)實(shí)際接收信號(hào)計(jì)算表達(dá)式如下：

其中，和分別表示實(shí)際傳輸過(guò)程中中繼節(jié)點(diǎn)r到源節(jié)點(diǎn)s1及源節(jié)點(diǎn)s2的子信道矩陣；表示兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)處的噪聲，協(xié)方差矩陣表示為

進(jìn)一步得到兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)的可達(dá)速率，計(jì)算表達(dá)式為：

最后得到系統(tǒng)總速率，計(jì)算表達(dá)式為：

rsum＝r1+r2。

可選的，所述構(gòu)建能量效率優(yōu)化模型的過(guò)程還包括：

獲取信號(hào)傳輸功率消耗、射頻電路功率消耗以及中繼節(jié)點(diǎn)信號(hào)發(fā)射功率；

基于完全系統(tǒng)功率消耗模型，計(jì)算得到系統(tǒng)總功率消耗，其表達(dá)式為：

pt＝λs(p1+p2)+λrpr+pc；

pc＝2ns(pct,s+pcr,s)+l(pct,r+pcr,r)+pco；

其中，pt表示系統(tǒng)總功率消耗，λs和λr分別表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)功率放大器的漏極效率，pc表示射頻電路的功率消耗；pct,s,pct,r表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)每個(gè)射頻信道發(fā)送端消耗的功率，pcr,s,pcr,r表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)每個(gè)射頻信道接收端消耗的功率，pco表示頻率合成器和其他電路單元功率消耗。

可選的，所述構(gòu)建能量效率優(yōu)化模型的過(guò)程還包括：

基于系統(tǒng)中收發(fā)天線(xiàn)以及節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率最優(yōu)的原則，構(gòu)建系統(tǒng)能量效率優(yōu)化計(jì)算公式以及對(duì)應(yīng)的約束公式；

能量效率優(yōu)化模型的計(jì)算表達(dá)式為：

maxee

pc,s＝pct,s+pcr,s；

pc,r＝pct,r+pcr,r；

其中，rmin表示系統(tǒng)最低頻譜效率值，分別表示源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)的最大功率限制；lt和lr分別表示中繼節(jié)點(diǎn)處的接收天線(xiàn)子集和發(fā)送天線(xiàn)子集。

可選的，所述對(duì)上述中繼天線(xiàn)選取以及節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率計(jì)算的過(guò)程進(jìn)行迭代計(jì)算的步驟還包括：

基于信道矩陣更新過(guò)程，得到信道矩陣迭代模型；

采用二階矩陣更新定理，對(duì)信道矩陣迭代模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到信道矩陣迭代簡(jiǎn)化模型；

將信道矩陣迭代簡(jiǎn)化模型代入能量效率優(yōu)化模型中，得到能量效率迭代模型；

通過(guò)預(yù)選的優(yōu)化工具求解，得到源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)發(fā)射功率，并且依次循環(huán)迭代計(jì)算。

從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法，通過(guò)構(gòu)建基于全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化模型，進(jìn)而可以基于能量效率最優(yōu)的原則去選擇中繼處相應(yīng)的收發(fā)天線(xiàn)，并且基于已選取的中繼收發(fā)天線(xiàn)能夠計(jì)算得到各節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)發(fā)射功率。通過(guò)循環(huán)迭代計(jì)算過(guò)程，可以依次得到選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)集合以及對(duì)應(yīng)的各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率集合。這樣，通過(guò)選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)構(gòu)建的中繼系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)能量效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)，而且基于每個(gè)節(jié)點(diǎn)均具有最優(yōu)發(fā)射功率，能夠進(jìn)一步降低系統(tǒng)的功率消耗。因此，本申請(qǐng)所述面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法能夠綜合考慮通信系統(tǒng)的能量效率和頻譜效率，提高系統(tǒng)能量效率性能并降低系統(tǒng)的功率損耗。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的全雙工雙向mimo中繼通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法迭代計(jì)算的流程圖；

圖4為本發(fā)明提供的本申請(qǐng)方案與現(xiàn)有方案的第一個(gè)實(shí)施例的仿真結(jié)果對(duì)比圖；

圖5為本發(fā)明提供的本申請(qǐng)方案與現(xiàn)有方案的第二個(gè)實(shí)施例的仿真結(jié)果對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是為了區(qū)分兩個(gè)相同名稱(chēng)非相同的實(shí)體或者非相同的參量，可見(jiàn)“第一”“第二”僅為了表述的方便，不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定，后續(xù)實(shí)施例對(duì)此不再一一說(shuō)明。

現(xiàn)有的全雙工雙向mimo中繼系統(tǒng)的天線(xiàn)選擇技術(shù)通常都是預(yù)先定義了所選擇天線(xiàn)數(shù)量，同時(shí)基于系統(tǒng)容量為指標(biāo)，雖然這些方案可以很好的提升系統(tǒng)容量性能，但是卻未考慮到系統(tǒng)能量消耗。而且隨著天線(xiàn)數(shù)量的增加，功率消耗以及射頻成本也會(huì)相應(yīng)增加，導(dǎo)致系統(tǒng)能量效率將不斷降低；因此，現(xiàn)有中繼系統(tǒng)的實(shí)用性低、成本高、無(wú)法實(shí)現(xiàn)高能效的綠色通信。

參照?qǐng)D2所示，為本發(fā)明提供的全雙工雙向mimo中繼通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明中的全雙工雙向放大轉(zhuǎn)發(fā)mimo中繼系統(tǒng)包含兩個(gè)互傳信息的多天線(xiàn)全雙工源節(jié)點(diǎn)和一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)信息的多天線(xiàn)全雙工中繼節(jié)點(diǎn)。源節(jié)點(diǎn)s1和s2在一個(gè)全雙工多天線(xiàn)的af中繼的轉(zhuǎn)發(fā)下實(shí)現(xiàn)雙向信息交流，中繼節(jié)點(diǎn)r只有l(wèi)(l≤nr)個(gè)有限射頻信道數(shù)，且l的數(shù)值未知，由系統(tǒng)根據(jù)能量效率最優(yōu)的準(zhǔn)則進(jìn)行動(dòng)態(tài)選擇，由于系統(tǒng)的三個(gè)節(jié)點(diǎn)均工作在全雙工模式下，故其收發(fā)信號(hào)相互干擾，而源節(jié)點(diǎn)直接產(chǎn)生并發(fā)送數(shù)據(jù)，故其發(fā)射信號(hào)對(duì)接收信號(hào)存在干擾，反之則無(wú)干擾。由于源節(jié)點(diǎn)處在任意時(shí)刻可以獲知自身所發(fā)送的信號(hào)，因此兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)處可通過(guò)聯(lián)合干擾抑制技術(shù)實(shí)現(xiàn)完全干擾消除，而中繼節(jié)點(diǎn)處仍存在部分剩余自干擾，一定程度上限制了系統(tǒng)性能。

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種迭代式的中繼收發(fā)天線(xiàn)動(dòng)態(tài)選擇方案，并且通過(guò)中繼收發(fā)天線(xiàn)的選擇對(duì)系統(tǒng)能量效率實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。具體的，該方案中系統(tǒng)首先建立信號(hào)收發(fā)模型和節(jié)點(diǎn)能量模型，基于能量效率最大化為目標(biāo)，動(dòng)態(tài)地選擇最優(yōu)的中繼處節(jié)點(diǎn)收發(fā)天線(xiàn)子集，并對(duì)各節(jié)點(diǎn)處的傳輸功率進(jìn)行合理分配，旨在保證系統(tǒng)頻譜效率的同時(shí)提升系統(tǒng)的能量效率，降低功率損耗，減少通信成本，從而實(shí)現(xiàn)全雙工雙向mimo中繼的綠色高效通信。

更具體的，本申請(qǐng)關(guān)注面向同時(shí)同頻全雙工技術(shù)的放大轉(zhuǎn)發(fā)(af)雙向多入多出中繼協(xié)作通信系統(tǒng)的中繼天線(xiàn)選擇及功率分配方法。其中包括全雙工雙向mimo中繼的頻譜效率及能量效率模型的建立，節(jié)點(diǎn)處殘余自干擾處理方式，中繼處傳輸天線(xiàn)子集的選擇方法，最優(yōu)節(jié)點(diǎn)傳輸功率分配方案。本發(fā)明的主要目的在于，在全雙工雙向放大轉(zhuǎn)發(fā)mimo中繼系統(tǒng)中，不存在直通鏈路及考慮剩余自干擾的情況下，提出一種基于能量效率優(yōu)化的中繼天線(xiàn)選擇方案，該方案下中繼處可用射頻信道數(shù)未知，基于能量效率最大的準(zhǔn)則動(dòng)態(tài)選擇最優(yōu)射頻信道數(shù)及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)的中繼發(fā)送與接收天線(xiàn)子集，并提出各節(jié)點(diǎn)處的功率分配方案從而最大化系統(tǒng)能量效率，減少節(jié)點(diǎn)功率消耗，實(shí)現(xiàn)全雙工綠色通信。

參照?qǐng)D1所示，為本發(fā)明提供的面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。所述面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法包括：

步驟101，根據(jù)全雙工雙向中繼系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)信號(hào)發(fā)送與接收模型，構(gòu)建能量效率優(yōu)化模型；其中，所述能量效率為系統(tǒng)總頻譜效率與總功率消耗的比值；所述能量效率優(yōu)化模型包括能量效率迭代閉合表達(dá)式，該能量效率迭代閉合表達(dá)式與信道狀態(tài)信息及各節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率有關(guān)；也即本申請(qǐng)為了綜合考量中繼系統(tǒng)中的能量消耗以及頻譜效率，將系統(tǒng)總頻譜效率與總功率消耗的比值設(shè)定為系統(tǒng)的能量效率。所述系統(tǒng)總頻譜效率為系統(tǒng)有效總速率，表示系統(tǒng)通信的效率。所述節(jié)點(diǎn)信號(hào)發(fā)送與接收模型包括信號(hào)發(fā)送接收的原理、節(jié)點(diǎn)信號(hào)限制約束等等通信模型。

步驟102，基于構(gòu)建的能量效率優(yōu)化模型，選定中繼節(jié)點(diǎn)處的一組收發(fā)天線(xiàn)使得系統(tǒng)獲得最大的能量效率增益；基于步驟101中得到的優(yōu)化模型，然后通過(guò)能量效率表達(dá)式推導(dǎo)出能量效率的迭代模型，此時(shí)設(shè)定初始天線(xiàn)集合為空，因此模型中根據(jù)能量效率迭代閉合表達(dá)式選擇第一組收發(fā)天線(xiàn)時(shí)，信道矩陣為空且式子是簡(jiǎn)化狀態(tài)的，因此可以直接通過(guò)選取信道范數(shù)最大的原則選出中繼處第一組收發(fā)天線(xiàn)。有了第一組收發(fā)天線(xiàn)之后，就可以得到相應(yīng)的一組功率，然后將其作為下一組收發(fā)天線(xiàn)選擇的初始值，從而循環(huán)迭代。也即結(jié)合優(yōu)化模型能夠在中繼系統(tǒng)中選定一組中繼收發(fā)天線(xiàn)，使得能量效率增益最大。例如：計(jì)算所有收發(fā)天線(xiàn)的能量效率然后選取其中系統(tǒng)能量效率增益最大的那一組作為選定的收發(fā)天線(xiàn)。

步驟103，根據(jù)選定的所述中繼收發(fā)天線(xiàn)，以系統(tǒng)頻譜效率和節(jié)點(diǎn)功率限制為約束，計(jì)算得到各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率；依據(jù)選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)，可以進(jìn)一步計(jì)算得到節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率，作為下一次迭代計(jì)算的初始值。

上述步驟103進(jìn)一步包括：

步驟1031，獲取頻譜效率以及各節(jié)點(diǎn)最大功率限制約束；

步驟1032，基于選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)，以能量效率最大原則，構(gòu)建功率優(yōu)化模型；

步驟1033，根據(jù)構(gòu)建的功率優(yōu)化模型計(jì)算得到各節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)發(fā)射功率。

步驟104，將計(jì)算得到的各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率作為下次迭代過(guò)程中選擇中繼收發(fā)天線(xiàn)時(shí)新的傳輸功率，基于能量效率迭代閉合表達(dá)式，且以對(duì)系統(tǒng)能量效率貢獻(xiàn)值最大為標(biāo)準(zhǔn)，在已選定中繼處收發(fā)天線(xiàn)的基礎(chǔ)上選定下一組中繼節(jié)點(diǎn)處收發(fā)天線(xiàn)；

步驟105，更新中繼處收發(fā)天線(xiàn)子集，在給定頻譜效率及節(jié)點(diǎn)功率限制下，計(jì)算中繼收發(fā)天線(xiàn)子集更新后的各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率；其中，所述收發(fā)天線(xiàn)子集初始設(shè)定為空，每次選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)添加到收發(fā)天線(xiàn)子集中；

步驟106，對(duì)上述中繼天線(xiàn)選取以及節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率計(jì)算的過(guò)程進(jìn)行迭代計(jì)算，直到遍歷所有中繼節(jié)點(diǎn)處的收發(fā)天線(xiàn)，選定使得能量效率最大時(shí)的中繼收發(fā)天線(xiàn)集合以及各節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射功率；

步驟107，基于選定的收發(fā)天線(xiàn)集合以及對(duì)應(yīng)的最優(yōu)發(fā)射功率進(jìn)行系統(tǒng)通信。

由上述實(shí)施例可知，所述面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法，通過(guò)構(gòu)建面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化模型，進(jìn)而可以基于能量效率最優(yōu)的原則去選擇相應(yīng)的中繼收發(fā)天線(xiàn)，并且基于已選取的中繼收發(fā)天線(xiàn)能夠計(jì)算得到各節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)發(fā)射功率。通過(guò)循環(huán)迭代計(jì)算過(guò)程，可以依次得到選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)集合以及對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率集合。這樣，通過(guò)選定的中繼收發(fā)天線(xiàn)構(gòu)建的中繼系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)能量效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)，而且基于每個(gè)節(jié)點(diǎn)均具有最優(yōu)發(fā)射功率，能夠進(jìn)一步降低系統(tǒng)的功率消耗。因此，本申請(qǐng)所述面向全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法能夠綜合考慮通信系統(tǒng)的能量效率和頻譜效率，提高系統(tǒng)能量效率性能并降低系統(tǒng)的功率損耗。

在本申請(qǐng)一些可選的實(shí)施例中，圖2所示的全雙工雙向mimo中繼網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)s1和s2處各配置ns根天線(xiàn)，中繼節(jié)點(diǎn)處配備nr根天線(xiàn)，不考慮直通鏈路且節(jié)點(diǎn)間的信道服從獨(dú)立瑞利衰落。中繼節(jié)點(diǎn)r處可用射頻信道數(shù)有限，設(shè)置為l，這意味著中繼節(jié)點(diǎn)處可用于傳輸?shù)氖瞻l(fā)天線(xiàn)子集是根據(jù)天線(xiàn)選擇的結(jié)果動(dòng)態(tài)設(shè)置的。lt和lr分別表示所選擇的接收天線(xiàn)子集和發(fā)送天線(xiàn)子集，并且|lt|＝|lr|＝l?；赼f中繼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，中繼在某一時(shí)隙接收到來(lái)自于兩個(gè)端點(diǎn)的信息然后分別將其放大轉(zhuǎn)發(fā)至另一端節(jié)點(diǎn)，t時(shí)刻中繼節(jié)點(diǎn)處接收到的信號(hào)可表示為：

其中，xk(t),k∈{1,2}表示源節(jié)點(diǎn)sk在t時(shí)刻的發(fā)送信號(hào)，節(jié)點(diǎn)功率約束為pk，因此，發(fā)送信號(hào)的協(xié)方差矩陣可表示為和分別表示實(shí)際傳輸過(guò)程中源節(jié)點(diǎn)s1到中繼節(jié)點(diǎn)r以及源節(jié)點(diǎn)s2到中繼r節(jié)點(diǎn)的子信道矩陣，xr(t)表示中繼節(jié)點(diǎn)在t時(shí)刻的發(fā)射信號(hào)，isi表示中繼節(jié)點(diǎn)處的自干擾信道，且滿(mǎn)足pr表示中繼節(jié)點(diǎn)處的信號(hào)發(fā)射功率?？紤]到中繼節(jié)點(diǎn)處經(jīng)過(guò)干擾消除技術(shù)后的自干擾可控制在一定范圍且與本地發(fā)射功率相關(guān)，因此，本申請(qǐng)中將isi表示為pr的函數(shù)，即定義isi～cn(0,ηrpr)，ηr表示節(jié)點(diǎn)自干擾消除能力。表示中繼處的加性白高斯噪聲，其協(xié)方差矩陣表示為

與此同時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)接收到兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)之后，通過(guò)放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議將其轉(zhuǎn)發(fā)至另一源節(jié)點(diǎn)，且xr(t)＝αyr(t-1)，yr(t-1)表示(t-1)時(shí)刻中繼處的接收信號(hào)，α表示中繼放大因子，其表達(dá)式為：

由于所有節(jié)點(diǎn)處采用信道檢測(cè)技術(shù)，信道狀態(tài)信息對(duì)于各節(jié)點(diǎn)是已知的，所以當(dāng)節(jié)點(diǎn)1接收到來(lái)自于節(jié)點(diǎn)2的期望信號(hào)以及剩余自干擾和加性高斯白噪聲時(shí)，同時(shí)會(huì)減去本節(jié)點(diǎn)處的已知信號(hào)，因此兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)s1和s2的實(shí)際接收信號(hào)可表示為：

其中，和分別表示實(shí)際傳輸過(guò)程中中繼節(jié)點(diǎn)r到源節(jié)點(diǎn)s1以及源節(jié)點(diǎn)s2的子信道矩陣，表示兩個(gè)源節(jié)點(diǎn)處的噪聲，協(xié)方差矩陣表示為因此，當(dāng)中繼處選擇數(shù)量為l的收發(fā)天線(xiàn)子集時(shí)，源節(jié)點(diǎn)s1及源節(jié)點(diǎn)s2處的可達(dá)速率分別可表示如下：

進(jìn)一步，本申請(qǐng)中的全雙工雙向mimo中繼系統(tǒng)總速率可表示為：

rsum＝r1+r2

同時(shí)，基于本申請(qǐng)中考慮完全系統(tǒng)功率消耗模型，總的功率消耗主要由兩部分構(gòu)成：一部分來(lái)源于信號(hào)傳輸過(guò)程中的功率消耗，另一部分則是來(lái)自于射頻電路的功率消耗，具體可表示為：

pt＝λs(p1+p2)+λrpr+pc

其中，pt表示系統(tǒng)總功率消耗，λs和λr分別表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)處功率放大器的漏極效率，pc表示射頻電路的功率消耗，這部分消耗表示如下：

pc＝2ns(pct,s+pcr,s)+l(pct,r+pcr,r)+pco

其中pct,s,pct,r表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)處每個(gè)射頻信道發(fā)送端消耗的功率，pcr,s,pcr,r表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)處每個(gè)射頻信道接收端消耗的功率，pco表示頻率合成器和其他電路單元功率消耗，令pc,s＝pct,s+pcr,s,pc,r＝pct,r+pcr,r。系統(tǒng)能量效率為系統(tǒng)總頻譜效率與總功率消耗的比值，具體表示為：

本申請(qǐng)?jiān)诒ＷC系統(tǒng)頻譜效率的同時(shí)，選擇最優(yōu)的中繼收發(fā)天線(xiàn)子集及最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率{p1,p2,pr}最大化系統(tǒng)能量效率，根據(jù)以上計(jì)算，優(yōu)化問(wèn)題可以表示為：

maxee

其中，rmin表示系統(tǒng)最低頻譜效率值，分別表示源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)處的最大功率限制。針對(duì)以上優(yōu)化問(wèn)題，本發(fā)明中提出一種迭代式的中繼天線(xiàn)選擇與功率分配方案，該方案主要有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：首先每次迭代過(guò)程中，在給定的節(jié)點(diǎn)傳輸功率下選擇中繼節(jié)點(diǎn)處的一組收發(fā)天線(xiàn)使得系統(tǒng)獲得最大能量效率增益；其次，每次迭代收發(fā)天線(xiàn)選定之后，根據(jù)當(dāng)前所選擇收發(fā)天線(xiàn)子集計(jì)算源和中繼處最優(yōu)發(fā)射功率，并將其作為下一次迭代的初始值。

參照?qǐng)D3所示，為本申請(qǐng)?zhí)峁┑拿嫦蛉p工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法迭代計(jì)算的流程簡(jiǎn)圖。

由上述實(shí)施例可知，本發(fā)明提出的基于能量效率的全雙工雙向中繼系統(tǒng)的能量效率優(yōu)化方法包括中繼天線(xiàn)選擇與功率分配，在保證系統(tǒng)頻譜效率的同時(shí)，有效地提升了復(fù)雜通信系統(tǒng)的能量效率，減少了功率消耗，降低了通信成本。針對(duì)各節(jié)點(diǎn)處配備多根天線(xiàn)的全雙工雙向中繼系統(tǒng)模型，其在提高頻譜效率的同時(shí)，復(fù)雜的天線(xiàn)環(huán)境也增加了系統(tǒng)射頻開(kāi)銷(xiāo)，本申請(qǐng)中提出的方案通過(guò)動(dòng)態(tài)的選擇中繼天線(xiàn)數(shù)使得中繼激活射頻信道數(shù)量始終處于一個(gè)高能效的狀態(tài)，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)功率依據(jù)所選擇天線(xiàn)自適應(yīng)地調(diào)整至能效最優(yōu)狀態(tài)，有效地減少了系統(tǒng)的功率消耗，從而促進(jìn)全雙工雙向mimo中繼的綠色高效通信。

在本申請(qǐng)另一些可選的實(shí)施例中，所述對(duì)上述天線(xiàn)選取以及節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率計(jì)算的過(guò)程進(jìn)行迭代計(jì)算的步驟還包括：基于信道矩陣更新過(guò)程，得到信道矩陣迭代模型；采用二階矩陣更新定理，對(duì)信道矩陣迭代模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到信道矩陣迭代簡(jiǎn)化模型；將信道矩陣迭代簡(jiǎn)化模型代入能量效率優(yōu)化模型中，得到能量效率迭代模型；通過(guò)預(yù)選的優(yōu)化工具求解，得到源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)發(fā)射功率，并且依次循環(huán)迭代計(jì)算。

具體的，基于以上思想，首先推導(dǎo)能量效率的迭代閉合表達(dá)式。假定第n次迭代之后中繼節(jié)點(diǎn)的接收天線(xiàn)與發(fā)射天線(xiàn)子集表示為其中，r(k),t(k)分別表示第k次所選擇的接收與發(fā)射天線(xiàn)，相應(yīng)的從源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)的信道矩陣分別可表示為根據(jù)能量效率表達(dá)式，可得到第n次迭代后的系統(tǒng)能量效率表達(dá)式：

令因此本申請(qǐng)中的迭代表達(dá)式：

其中，假設(shè)當(dāng)n+1次迭代時(shí)，如果中繼節(jié)點(diǎn)處第i^*根接收天線(xiàn)和第j^*根發(fā)射天線(xiàn)分別被選擇，即r(n+1)＝i；t(n+1)＝j(luò)，則新的子信道矩陣更新為

本申請(qǐng)實(shí)例中以和的矩陣迭代更新為例，相同的推導(dǎo)過(guò)程可應(yīng)用至和考慮中繼節(jié)點(diǎn)處的天線(xiàn)選擇，n+1次迭代時(shí)信道矩陣更新為：

基于以上信道矩陣更新過(guò)程，應(yīng)用矩陣輔助定理，可以得到和的迭代表達(dá)式：

其中

且相似的，在迭代表達(dá)式的基礎(chǔ)上，可以得出迭代表達(dá)式

其中根據(jù)二階矩陣更新定理，簡(jiǎn)化表達(dá)式為：

其中，

且

此時(shí)，的迭代更新表達(dá)式已成功得出，根據(jù)相同的方法可以計(jì)算的迭代更新表達(dá)式，并將其代入到能量效率表達(dá)式，因此，能量效率的迭代閉合表達(dá)式表示為：

上式中第二部分代表電路功率消耗對(duì)能量效率的影響，第三部分表示當(dāng)中繼處增加一組新的收發(fā)天線(xiàn)時(shí)能量效率的增益。因此，每次迭代過(guò)程中，天線(xiàn)選擇問(wèn)題可轉(zhuǎn)化為如下優(yōu)化問(wèn)題

即得到基于能量效率的中繼天線(xiàn)選擇方案，系統(tǒng)根據(jù)上述選擇標(biāo)準(zhǔn)在每次迭代過(guò)程中選擇一組對(duì)于系統(tǒng)能量效率貢獻(xiàn)最大的中繼收發(fā)天線(xiàn)添加到天線(xiàn)子集當(dāng)中。選定一組收發(fā)天線(xiàn)之后，根據(jù)當(dāng)前收發(fā)天線(xiàn)子集，以能量效率最大為目標(biāo)，功率限制及頻譜條件為約束計(jì)算節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率，此時(shí)，優(yōu)化問(wèn)題表示為：

max:ee＝rsum(p1,p2,pr)/pt(p1,p2,pr)

上述優(yōu)化問(wèn)題可以通過(guò)matlab非線(xiàn)性?xún)?yōu)化工具箱求解，得到源節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)發(fā)射功率，并將該功率作為下一次迭代天線(xiàn)選擇的初始值，依次循環(huán)迭代，直到遍歷中繼節(jié)點(diǎn)處所有天線(xiàn)。選擇能量效率最大時(shí)所對(duì)應(yīng)的中繼收發(fā)天線(xiàn)子集，以及相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率，實(shí)現(xiàn)能量效率的優(yōu)化，減少功率消耗。

因此，本申請(qǐng)?jiān)诨谀芰啃实闹欣^天線(xiàn)選擇與功率分配方案上，首先建立系統(tǒng)的能量效率模型，定義系統(tǒng)的能量效率為系統(tǒng)頻譜效率與總功率消耗的比值。然后基于系統(tǒng)能量效率表達(dá)式推導(dǎo)其迭代的閉合表達(dá)式。基于此，提出一種迭代式的中繼天線(xiàn)選擇與功率分配方案，即設(shè)定中繼節(jié)點(diǎn)處所選天線(xiàn)子集初始值為空，首先根據(jù)能效迭代表達(dá)式選擇第一組中繼節(jié)點(diǎn)收發(fā)天線(xiàn)使得能量效率增益值最大，然后基于所選定天線(xiàn)，以能效最大為目標(biāo)，頻譜效率與各節(jié)點(diǎn)處最大功率限制為約束建立優(yōu)化模型計(jì)算得出當(dāng)前天線(xiàn)子集下各節(jié)點(diǎn)最優(yōu)發(fā)射功率，并將該功率值作為下一下迭代天線(xiàn)選擇的初始值。在已選天線(xiàn)子集的基礎(chǔ)上，每次迭代過(guò)程中，都選擇對(duì)系統(tǒng)能量效率貢獻(xiàn)值最大的一組收發(fā)天線(xiàn)，并計(jì)算最優(yōu)節(jié)點(diǎn)功率，直到遍歷中繼所有收發(fā)天線(xiàn)，從而選擇出能量效率最大時(shí)所對(duì)用的中繼節(jié)點(diǎn)收發(fā)天線(xiàn)子集，并得到相應(yīng)的最優(yōu)功率值。上述天線(xiàn)選擇方案很好地權(quán)衡了系統(tǒng)的能量效率與頻譜效率的關(guān)系，極大提升了系統(tǒng)能量效率性能，并降低了功率損耗。

在另一些可選的實(shí)施例中，可以計(jì)算本申請(qǐng)?zhí)岢龅幕谀芰啃实奶炀€(xiàn)選擇與功率分配方案下的能量效率值，并利用matlab仿真平臺(tái)得出能量效率曲線(xiàn)圖并與傳統(tǒng)容量比較，選擇固定數(shù)量天線(xiàn)的天線(xiàn)選擇方案進(jìn)行比較，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知：對(duì)于全雙工雙向mimo中繼系統(tǒng)，基于能量效率的天線(xiàn)選擇與功率分配方案相較于傳統(tǒng)以容量為主導(dǎo)選取固定數(shù)量天線(xiàn)的天線(xiàn)選擇方案能帶來(lái)明顯的能量效率增益，且單獨(dú)的功率分配方案對(duì)于能量效率的提升也具有明顯的優(yōu)勢(shì)性。圖5結(jié)果反映，隨著中繼天線(xiàn)數(shù)量的增加，相較于本發(fā)明技術(shù)方案，傳統(tǒng)方案不能保證系統(tǒng)全局能量效率能效的提升且?guī)?lái)更多的功率消耗，而本發(fā)明技術(shù)方案能量效率不斷提升，且由于功率分配方案的提出，節(jié)點(diǎn)功效相較于傳統(tǒng)方案能夠更好地得到控制，仿真結(jié)果直接證明了本發(fā)明中的技術(shù)方案對(duì)于能效的提升及功率消耗的抑制，論證了以上技術(shù)方案的可行性。

基于上述任意實(shí)施例可知，本申請(qǐng)至少保護(hù)以下內(nèi)容：

(1)全雙工雙向afmimo中繼場(chǎng)景下，兩個(gè)全雙工源節(jié)點(diǎn)在全雙工中繼放大轉(zhuǎn)發(fā)下互傳信息，每個(gè)節(jié)點(diǎn)處配置多根全雙工天線(xiàn)，且中繼處選擇有限數(shù)量的射頻信道完成信號(hào)傳輸?shù)膮f(xié)作方式。

(2)全雙工雙向afmimo中繼場(chǎng)景下，通過(guò)建立信號(hào)傳輸模型與能量效率模型，提出的基于能量效率優(yōu)化的迭代式聯(lián)合中繼天線(xiàn)選擇方案，動(dòng)態(tài)地選擇中繼節(jié)點(diǎn)處能量效率最大時(shí)的可激活射頻信道數(shù)，及其相對(duì)應(yīng)的收發(fā)天線(xiàn)子集，并用于節(jié)點(diǎn)處最優(yōu)功率分配的計(jì)算。

(3)采用上述天線(xiàn)選擇方案，每次迭代過(guò)程中，以能量效率最大為目標(biāo)，頻譜限制及功率限制為約束的最優(yōu)功率分配方案，并將計(jì)算出的節(jié)點(diǎn)功率用做下一次迭代的天線(xiàn)選擇初始值。

所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上任何實(shí)施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開(kāi)的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實(shí)施例或者不同實(shí)施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡(jiǎn)明它們沒(méi)有在細(xì)節(jié)中提供。

另外，為簡(jiǎn)化說(shuō)明和討論，并且為了不會(huì)使本發(fā)明難以理解，在所提供的附圖中可以示出或可以不示出與集成電路(ic)芯片和其它部件的公知的電源/接地連接。此外，可以以框圖的形式示出裝置，以便避免使本發(fā)明難以理解，并且這也考慮了以下事實(shí)，即關(guān)于這些框圖裝置的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)是高度取決于將要實(shí)施本發(fā)明的平臺(tái)的(即，這些細(xì)節(jié)應(yīng)當(dāng)完全處于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解范圍內(nèi))。在闡述了具體細(xì)節(jié)(例如，電路)以描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的情況下，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的是，可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)的情況下或者這些具體細(xì)節(jié)有變化的情況下實(shí)施本發(fā)明。因此，這些描述應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。

盡管已經(jīng)結(jié)合了本發(fā)明的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是根據(jù)前面的描述，這些實(shí)施例的很多替換、修改和變型對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。例如，其它存儲(chǔ)器架構(gòu)(例如，動(dòng)態(tài)ram(dram))可以使用所討論的實(shí)施例。

本發(fā)明的實(shí)施例旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求的寬泛范圍之內(nèi)的所有這樣的替換、修改和變型。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。