[發(fā)明專利]一種基于電磁波供能的通信方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810579117.8
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108471621B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭穎茹;柯峰;林凡
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W72/04;H04W84/18;H04B7/0413;H02J50/20
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳宏升

1.一種基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，用于MIMO系統(tǒng)，所述MIMO系統(tǒng)包括一個天線數(shù)為N_r的混合接入點HAP和K個天線數(shù)為N_u的多天線用戶U，包括如下步驟：

S1、在全雙工MIMO的系統(tǒng)模型中，混合接入點向所有用戶不斷廣播電磁波能量，第i個用戶U_i接收第i時隙以前的能量之和；所述全雙工MIMO的系統(tǒng)模型包括發(fā)送端和接收端，其中發(fā)送端為混合接入點，接收端為所有用戶；

S2、用戶U_i完成能量接收后，在第i時隙向上行信道發(fā)送信息；

S3、混合接入點的和信息速率函數(shù)R_sum(τ，∑_P)分別是信息功率分配矩陣集合∑_P＝{∑_P，1，∑_P，2，…，∑_P，K}中的每個元素∑_p，i和時隙分配向量τ的凹函數(shù)，通過固定時隙分配向量τ迭代優(yōu)化第i個用戶的信息功率分配矩陣∑_P，i，i＝1，2，…，K，固定信息功率分配矩陣∑_P，i，i＝1，2，…，K，使用凸優(yōu)化解法迭代優(yōu)化時隙分配向量τ直到和信息速率函數(shù)R_sum(τ，∑_P)不再改變，達(dá)到和信息速率最優(yōu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，步驟S1中，所述全雙工MIMO的系統(tǒng)模型是指混合接入點和用戶間通過全雙工模式進(jìn)行通信，信號通過多天線的混合接入點和多天線用戶進(jìn)行發(fā)射和接收，其通信方式即混合接入點向所有用戶不斷廣播電磁波能量，第i個用戶U_i接收第i時隙以前的能量之和。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，步驟S1中，所述接收端的每幀分為K個時隙，K個時隙構(gòu)成時隙集合，所述時隙集合為時隙分配向量τ，τ＝{τ₁，τ₂，…，τ_K}；所述接收端的能量采集效率為η_i，所述接收端的最優(yōu)能量預(yù)編碼矩陣由混合接入點發(fā)射功率及下行信道共同決定。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，步驟S2中，所述上行信道發(fā)送消息，其上行傳輸方式為時分多址方式，第i個用戶U_i的信息轉(zhuǎn)換效率為μ_i。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，所述混合接入點通過接入點和單個用戶間的互信息及分配的時隙來確定該用戶接收的吞吐量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，步驟S3中，所述第i個用戶的信息功率分配矩陣∑_p，i滿足約束功率混合接入點在上行信道接收的和信息速率函數(shù)表示為其中為混合接入點和用戶i關(guān)于時隙分配和信息功率分配矩陣的瞬時互信息函數(shù)，為用戶信息上傳信號向量，為混合接入點接收信號向量，和信息速率函數(shù)R_sum(τ，∑_P)為K個用戶在各自時隙的互信息函數(shù)之和。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，所述互信息函數(shù)的定義是依據(jù)通用數(shù)字通信系統(tǒng)的調(diào)制方式的有限符號輸入特性，所述通用數(shù)字通信系統(tǒng)的調(diào)制方式包括QPSK、BPSK、16QAM、2FSK。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，步驟S3中，所述第i個用戶的信息功率分配矩陣∑_p，i為該信道的預(yù)編碼矩陣經(jīng)過SVD分解后的對角陣，并且固定信道預(yù)編碼矩陣的右酉陣；所述信道預(yù)編碼矩陣的右酉陣采用離散傅里葉變換確定。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，步驟S3中，所述時隙分配向量τ由迭代優(yōu)化解法確定。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電磁波供能的通信方法，其特征在于，步驟S3中，所述用戶的信息功率分配矩陣由梯度下降法確定；所述梯度下降法使用回溯直線搜索方法確定步長。