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近年来随着MIMO等4G无线通信技术的发展和移动互联网的兴起,无线通信的系统变得越来越智能,无线通信系统与物联网开始融合;随着物联网节点不断深入到人们生活中,这种小功率、有着长久通信需求的节点的电池容量成为了制约无线通信节点发展的主要原因之一,如何让节点在更低的功率下正常工作是现在通信节点设计的主要难题之一。将无线通信与无线充能相结合的无线携能有望解决这一难题,使用同一频率的载波同时传输通信信号与能量信号,使得无线节点在进行信息传输的同时能够接收来自网络基站的能量信号,进行充能,并与此同时保留MIMO通信的优点,不损失通信QoS,有着良好的应用前景与研究潜力。本文基于多小区MIMO技术,重点研究了两种MIMO多小区场景下的无线携能系统结构模型设计与优化,在基站与用户处都配备多根天线。根据不同的优化场景与目标,基于无线携能通信要求的约束条件,建立优化目标函数,提出系统的设计方案,并进行了仿真,主要包括:1.提出了一种基于多小区MIMO下行链路的无线携能收发机设计方案,重点研究了小区中基站到用户的下行链路,基于系统总均方误差的优化目标,考虑了系统中小区内部干扰以及小区间的同频干扰,提出了无线携能收发机结构设计,提出的系统收发机在满足充能约束以及功率限制的情况下,可以使系统均方误差最小,实现了充能与系统均方误差的权衡。2.提出了一种基于多小区MIMO双向链路的无线携能收发机设计方案,基于无线通信上下行链路——源节点到基站和基站到目标节点的通信链路,将系统总均方误差与系统总容量作为优化目标,考虑了小区间的同频干扰,提出了基于加权最小MSE和最大系统容量的无线携能系统收发机优化设计方案。提出的方案将加权均方误差与系统容量同时作为优化目标,在满足充能约束以及功率限制的条件下,达到最大的系统容量及最小的加权系统均方误差,实现了误差、充能与容量的三者权衡。3.对提出的方案进行了仿真验证,验证了拉格朗日松弛、SDR、SCA三种优化算法,都有着比较好的性能以及较低的算法复杂度,并对三种算法仿真结果进行了分析,给出了三种算法的不同应用场景和性能对比。