[發明專利]一種自適應二維無線能量傳輸方法

有效

• 申請號: 201410188229.2
• 申請日: 2014-05-07
• 公開（公告）號: CN104022801A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 姚信威;王萬良;鄭星航;張羽方;岑躍峰;趙燕偉
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04B5/00
• 分類號: H04B5/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.一種自適應二維無線能量傳輸方法，其中二維表示時間維度和節點維度，其特征在于：所述無線能量傳輸方法包括以下步驟：

1)假定在某時間段內能預知節點1和節點2在每個時刻(t＝1,2,…,T，其中T表示最大時刻)通過能量捕獲獲得的總能量分別為和其中字母E表示獲得的能量，右上角的數字1和2分別表示節點1和節點2，右下角的數字1,2,…,T表示每個時刻；每個節點在不同的時刻獲得不等的能量，其中，能量在時間維度是單向傳輸的，即能量只能從現在時刻傳輸到未來時刻，在節點維度是可以雙向傳輸的，即節點之間的能量可以相互傳輸；考慮無線能量傳輸的約束條件：①第i時刻節點1用于數據隊列傳輸的能量小于或等于節點1在第i時刻捕獲的總能量②第i時刻節點2用于數據隊列傳輸的能量小于或等于節點2在第i時刻捕獲的總能量③第i時刻被傳輸的能量必須小于等于傳輸節點從環境中捕獲的總能量其中U＝1或2。結合上述3個約束條件，網絡總吞吐量H可以用以下拉格朗日函數來求解：

H=Σi=1T(12log10(1-Pi1)+12log10(1-Pi2))+Σi=1TλiC1+Σi=1TμiC2+Σi=1TviC3]]>

其中λ_i、μ_i和ν_i分別表示3個拉格朗日函數因子，表示以i為變量的求和函數，C₁、C₂和C₃分別由約束條件①、②和③轉化得到：

其中α表示無線能量傳輸的效率，和表示能量傳輸方向函數：當時，即能量可以從節點1傳輸到節點2；當時，即能量可以從節點2傳輸到節點1；

通過求解拉格朗日函數最優條件，可以得到當傳輸效率α＝1的情況下，能量隊列最優化的條件是此時網絡的總吞吐量達到最大。同理，單個節點內時間維度的能量傳輸也可以用上述拉格朗日函數來求解。由于能量只能從現在時刻傳輸到未來時刻，所以當能量隊列的最優化條件是而當時，則在時間維度不進行能量傳輸；

2)通過步驟1)的分析，節點先進行節點維度上的能量傳輸，當第i時刻節點1的能量大于節點2的能量，即那么在該時刻進行節點維度的能量傳輸，節點1向節點2傳輸能量，直到兩個節點各自的能量總數相等；同理，當第i時刻節點1的能量小于節點2的能量，即那么在該時刻也進行節點維度的能量傳輸，節點2向節點1傳輸能量，直到兩個節點各自的能量總數相等。當第i時刻節點1的能量和節點2的能量相等，即那么在該時刻不進行節點維度的能量傳輸，節點1和節點2之間不進行能量傳輸；

3)節點再進行時間維度上的能量傳輸，設定時間維度從第1時刻到第T時刻，當節點1在第j時刻的能量大于第j+1時刻的能量，即則節點1進行時間維度方向上的能量傳輸，即節點1從第j時刻將能量傳輸到第j+1時刻，直到節點1在第j時刻與第j+1時刻的能量相等；反之當節點1在第j時刻的能量小于或等于第j+1時刻的能量，即由于能量在時間維度上的傳遞是單向不可逆的，即節點1不能將未來時刻的能量傳輸到當前時刻，因此節點1不進行能量傳輸；同理，當節點2在第j時刻的能量大于第j+1時刻的能量，即則節點2進行時間維度上的能量傳輸，即節點2從第j時刻將能量傳輸到第j+1時刻，直到節點2在第j時刻與第j+1時刻的能量相等；反之當節點2在第j時刻節點2的能量小于或等于第j+1時刻的能量，即由于能量在時間維度上的傳遞是單向不可逆的，即節點2不能將未來時刻的能量傳輸到當前時刻，因此節點2不進行能量傳輸。