[發明專利]非理想信道下時間反演無線攜能通信系統的傳輸方法

有效

• 申請號: 201911188194.1
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111030795B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發明（設計）人: 董青;陳善學
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發明公開了一種非理想信道下時間反演無線攜能通信系統的傳輸方法，該方法中充分考慮了時間反演特性對非理想信道狀態信息下多用戶多發單收無線攜能通信系統可靠性和有效性的影響，利用時間反演時空聚焦特性增強了系統的效性，通過含有信道估計誤差的能量?速率閉合表達式，在非理想CSI的條件下規劃優化問題，通過本發明提供的方法可以在保證一定信息可達速率條件下提升能量收集效率，相比于傳統MISO?SWIPT，提高了系統的可靠性和有效性。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，尤其涉及一種非理想信道下時間反演無線攜能通信系統的傳輸方法。

背景技術

隨著通信技術的不斷演進，綠色通信和萬物互聯成為未來通信網絡主要發展趨勢。手機、傳感器、家用電器在內的海量設備被連接到通信網絡中，實現遠程控制、數據收集和數據交換等功能。低成本、低功耗的設備也是未來通信的一類典型設備，這類設備將在物聯網(Internet of Things，IoT)、無線傳感網(Wireless Sensor Network，WSN)應用領域愈加廣泛。然而，這類設備運行所需要的能量往往來自于預先滿電的電池，由于成本、尺寸和應用場景的限制，很難給設備電池充電或更換電池。因此從環境中的射頻信號獲取能量給各設備充能，同時實現安全接收信息數據，這是可行且高效的解決方案。這也為無線攜能通信的概念奠定了基礎。

無線攜能通信(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT)系統中，通常采用EH路徑進行能量采集，ID路徑進行信息傳輸。目前，接收到的射頻信號功率可用兩種方式實現能量收集和信息傳輸，分別為：時間分配方案和功率分割方案，時間分配(Time Sharing,TS)方案以交替時間間隔方式分別向每條路徑提供射頻信號，功率分割(PowerSplitter，PS)方案則是根據功率分割比同時向各路徑提供射頻信號。

但是現有的無線攜能通信系統的傳輸方案中均是基于理想信道假設，即發射端可得到準確的信道狀態信息，再通過優化功率分割實現能量、信息的有效收集。但在實際中，由于信道估計誤差等因素的影響，同時無線信道的狀態是時刻變化的，完全能夠與信道匹配的理想信道狀態信息(Channel State Information，CSI)的提取是非常困難的。所以在目前的方案中存在以下問題：一是普遍忽略了更符合實際的非理想信道對SWIPT系統的影響；二是現有的方案中普遍忽略了各種干擾對多用戶的影響。這會導致SWIPT系統的服務質量QoS約束條件放寬，從而使得SWIPT系統的傳輸可能無法達到預期的效果。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供一種非理想信道下時間反演無線攜能通信系統的傳輸方法。

本發明采用的技術方案是：

一種非理想信道下時間反演無線攜能通信系統的傳輸方法，包括如下步驟：

S1：用戶終端向基站發送探測導頻信號；

S2：所述基站根據接收到的信號估計對應用戶終端的信道增益；

S3：通過求解第一問題模型計算出基站在非理想信道下向第k個用戶終端發送數據的最優發射功率p_k，所述第一問題模型為：

s.t.C1:R_k≥R_k^*

C2:E_k≥E_k^*

C4:0≤p_k≤p_peak

且k∈{1,2…K}