[發明專利]基于無線射頻供能的認知用戶能量收集和信息傳輸方法

有效

• 申請號: 202010311819.5
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111556547B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 高遠;何海霞;譚蓉俊;姚澄
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: H04W40/10
• 分類號: H04W40/10;H04W40/16;H04W40/22;H04W52/46
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 丁濤

本發明公開一種基于無線射頻供能的認知用戶能量收集和信息傳輸方法，包含以下步驟：S1主用戶發射機根據空間上次用戶的分布位置和數量，估計次用戶發射機對主用戶接收機造成的干擾，確定主用戶的保護圈半徑；S2主用戶接收機預設兩個中斷概率門限，分別得到能量收集圈和降功率傳輸圈的半徑；S3次用戶對主用戶發射機進行時間和空間感知，次用戶感知主用戶發射機在某段時間上是否正在發射信號，同時感知空間上次用戶所處主用戶保護圈的位置；S4次用戶根據感知結果，決定自己的工作方式。本發明有效降低了次用戶的傳輸中斷概率，改善了次用戶傳輸性能。兩層保護圈的設置以及次用戶傳輸方式的設計，從整體上改善了次用戶網絡的能量效率。

技術領域

本發明涉及一種應用無線射頻供能的認知用戶能量收集和信息傳輸方法，屬于認知無線電技術領域。

背景技術

在高傳輸速率和低時延的5G網絡中，物聯網技術迅速發展，隨之而來的就是爆炸式的通信數據，這對能量支持和頻譜資源來說是一種挑戰。

無線供電通信可使用基于射頻的無線能量傳輸技術來解決5G的高能耗問題。在基于射頻的無線能量傳輸技術中，用戶可以收集射頻能量并將其轉換為可存儲的電池中的能量。另一方面，認知無線電技術可以解決5G通信中頻譜資源不足的問題。在認知無線電網絡中，次用戶可以在不干擾主用戶的情況下，接入主用戶頻譜。而主用戶對次用戶的干擾，可作為一種天然的射頻信號源，為次用戶提供無線供能。因此，如何有效的獲取和利用主用戶的射頻能量以提高認知無線網絡的能量效率和頻譜效率是解決5G網絡高能耗高頻譜需求的關鍵問題。

對于射頻能量的收集，合理設置能量源和能量收集節點之間的距離，能夠有效提高能量收集效果。因此，文獻《認知無線電網絡中機會無線能量收集》(S.Lee,R.Zhang,andK.Huang.Opportunistic wireless energy harvesting in cognitive radio networks,IEEE Trans.Wireless Commun.,12(9)(2013)4788–4798.)提出認知無線電網絡中時空能量收集方法。

在時空能量收集方法中，次用戶只有在某段時間發射信號的主用戶的一定空間范圍內才能夠收集能量，在此范圍之外，次用戶傳輸信息。這樣的范圍設定不僅可以提高次用戶的能量收集效率，還有助于減少次用戶對于主用戶的干擾，加強對主用戶的保護，因此，這樣的能量收集范圍也被稱為主用戶的保護區。文獻《異構頻譜的認知無線網絡中時空機會檢測：二維感知》(Q.Wu,G.Ding,and J.Wang,et al.Spatial-temporal opportunitydetection for spectrum-heterogeneous cognitive radio networks:two-dimensionalsensing,IEEE Trans.Wireless Commun.,12(2)(2013)1684–1697.)提出為主用戶設定兩層保護圈，這兩個圈是以主用戶為圓心、不同半徑的同心圓；在小半徑的保護圈內，次用戶靜默以避免干擾主用戶，在大半徑的保護圈內，次用戶以一定功率傳輸信息。但如何利用雙層保護圈收集能量，并利用收集到的能量有效傳輸，以及如何設置保護圈半徑以更有效保護主用戶，尚未有充分研究。