[發(fā)明專利]一種基于功率和子載波聯(lián)合分配的多用戶能效優(yōu)化無線攜能通信方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811338503.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-12
• 公開（公告）號(hào): CN109327896B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧為黨;方善禎;斯沛遠(yuǎn);趙偉琳;彭宏;張昱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W52/24
• 分類號(hào): H04W52/24;H04W52/28;H04W52/36;H04W72/04
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種基于功率和子載波聯(lián)合分配的多用戶能效優(yōu)化無線攜能通信方法，在該方法中，基站發(fā)送信息給K個(gè)用戶，每個(gè)用戶利用一部分子載波來解碼信息，用另外一部分子載波來收集能量。每個(gè)用戶只需要知道哪些子載波用于信息解碼，哪些子載波進(jìn)行能量收集，即每個(gè)用戶只需要知道用于信息解碼和能量收集的子載波序號(hào)，不需要額外增加分配器。本發(fā)明在提高系統(tǒng)能量效率的同時(shí)有效降低了設(shè)備的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信領(lǐng)域中的無線攜能通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種能效優(yōu)化無線攜能通信方法。

背景技術(shù)

無線通信技術(shù)由于靈活性高、成本低、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際生活中得到了越來越多的應(yīng)用。然而，其消耗的能量也在急劇增加，致使無線通信系統(tǒng)的能量效率降低，制約著無線通信的進(jìn)一步發(fā)展，因此如何在無線通信系統(tǒng)中提高能量效率變得越來越重要。能效優(yōu)化無線攜能通信方法應(yīng)運(yùn)而生，它通過接收周圍環(huán)境的射頻信號(hào)，實(shí)現(xiàn)解碼信息的同時(shí)收集能量，將收集的能量用于補(bǔ)償系統(tǒng)所消耗的能量，被認(rèn)為是一種可以提高系統(tǒng)能量效率的理想方法。

現(xiàn)有的多用戶能效優(yōu)化無線攜能通信方法主要有兩種：基于時(shí)隙切換和功率分配方法，盡管這兩種方法都可以提高系統(tǒng)的能量效率，但這兩種方法都需要在接收端額外提供時(shí)隙切換器或功率分配器，增加了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有多用戶能效優(yōu)化無線攜能通信方法中接收端需要額外增加時(shí)隙切換器或功率分配器的缺陷，本發(fā)明提供一種有效降低接收端設(shè)計(jì)復(fù)雜度的基于功率和子載波聯(lián)合分配的多用戶能效優(yōu)化無線攜能通信方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于功率和子載波聯(lián)合分配的多用戶能效優(yōu)化無線攜能通信方法，無線攜能通信系統(tǒng)由一個(gè)基站和K個(gè)用戶組成，發(fā)送端有N個(gè)子載波，所述基于功率和子載波聯(lián)合分配的多用戶能效優(yōu)化無線攜能通信方法包括以下步驟：

1)基站直接發(fā)送信息給K個(gè)用戶，每個(gè)用戶用一部分子載波來解碼信息，用另外一部分子載波收集能量，為了避免不同用戶之間的干擾，每個(gè)子載波只能用于一個(gè)用戶解碼信息；

2)計(jì)算用戶k獲得的信息速率r_k和收集到的能量Q_k；

3)如果r_k≥R_k，而且Q_k≥B_k，則計(jì)算系統(tǒng)的能量效率；

基站和K個(gè)用戶之間的子載波和功率聯(lián)合分配問題建模為：

滿足以下條件

其中，和分別表示用戶k用于信息解碼和能量收集的子載波集合，和分別表示用戶k在子載波n上用于信息解碼和能量收集的功率，R_k表示用戶k的目標(biāo)速率，B_k表示用戶k收集的最小能量限制，表示系統(tǒng)的能量效率，P表示基站發(fā)送的總功率，ε表示能量轉(zhuǎn)換效率，P_B表示基站處電子器件所消耗的固定功耗，P_R表示用戶處電子器件所消耗的固定功耗，h_k,n表示子載波n在基站到用戶k鏈路上的信道系數(shù)，σ²表示子載波在用戶上接收到的噪聲功率；

通過拉格朗日對(duì)偶分解方法獲得上述的最優(yōu)子載波和功率聯(lián)合分配：