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专利号: 201911279087X
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配装置,其特征在于,所述装置包括:时间分阶模块,用于将无线供电网络中的时间周期分为三个阶段,包括下行能量传输阶段、时间反演探测阶段和上行信息传输阶段;

下行能量收集模块,用于在下行能量传输阶段从混合接入点发送的射频信号中获取能量并存储;

时间反演探测模块在时间反演探测阶段对探测到的信道脉冲响应进行时间反演;

上行信息传输模块,用于在上行信息传输阶段利用获取到的能量进行上行数据传输;

时间分配模块,用于采用与各个阶段对应的分配方式进行时间分配;所述时间分配模块包括:

第一优化函数构建单元,用于以最大化系统吞吐量为目标,构建出基于各个阶段所分配的时间的优化目标函数;

第一计算单元,用于根据优化目标函数计算出各个阶段的最优分配时间;

第一分配单元,用于根据计算单元所计算出的各个阶段的时间,对下行能量收集阶段、时间反演探测阶段以及上行信息传输阶段进行分配;

第二优化函数构建单元,用于以最大化系统吞吐量为目标,构建出基于各个阶段所分配的时间的优化目标函数;

逐次递进单元,用于固定其余两个阶段分配的时间,逐次将各个阶段所分配的时间的优化目标函数进行调整;

第二计算单元,用于根据凸优化后的优化目标函数计算出各个阶段的最优分配时间;

第二分配单元,用于根据计算单元所计算出的各个阶段的时间,对下行能量收集阶段、时间反演探测阶段以及上行信息传输阶段进行分配。

2.根据权利要求1所述的一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配装置,其特征在于,所述逐次递进单元包括:第一递进单元,用于固定下行能量传输阶段和上行信息传输阶段分配的时间;构建基于时间反演探测阶段分配时间的第一目标函数;

第二递进单元,基于所述第一递进单元的目标函数,固定下行能量传输阶段分配的时间,构建基于上行信息传输阶段分配时间的第二目标函数;

第三递进单元,基于所述第二递进单元的第二目标函数,将所述第二目标函数进行凸优化转换,构建出基于下行能量传输阶段和上行信息传输阶段分配时间的第三目标函数。

3.根据权利要求2所述的一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配装置,其特征在于,所述第三递进单元包括采用拉格朗日乘子法和KKT条件,将第二目标函数进行转化,生成第三目标函数。

4.根据权利要求1所述的一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配装置,其特征在于,所述计算单元包括调用第一目标函数,计算出时间反演探测阶段所分配的时间,采用二分法,设置上行信息传输与下行能量收集所分配时间之和的上、下界;调用第二目标函数,计算出上行信息传输所分配的时间;调用第三目标函数,计算出下行能量收集所分配的时间。

5.根据权利要求4所述的一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配装置,其特征在于,所述计算单元还包括:

第一判断单元,用于判断第三目标函数值的大小;

第二判断单元,用于判断上界与下界之差是否满足收敛条件;

迭代子单元,用于根据第一判断单元和第二判断单元的判断结果,依次执行调用第二和第三目标函数。

6.一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

步骤101:将无线供电网络的任意一个或多个时间周期分为下行能量传输阶段、时间反演探测阶段和上行信息传输阶段;

步骤102:以最大化系统吞吐量为目标,对所述下行能量传输阶段、所述时间反演探测阶段、所述上行信息传输阶段或其组合分别构建出优化目标函数;通过对各个优化目标函数逐次进行优化,从而优化各个阶段的变量,并将其中的非凸函数进行凸优化转换;

步骤103:结合二分法,根据上述优化目标函数求解出无线供电网络中下行能量传输阶段、时间反演探测阶段和上行信息传输阶段的最优时间分配;

其中,时间反演探测阶段为从混合接入点发送的射频信号中获得能量并存储之后,到在用户使用收集的能量进行上行信息传输之前的阶段。

7.根据权利要求6所述的一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配方法,其特征在于,所述步骤102包括:

1)构建最大化系统吞吐量模型,将下行能量传输阶段和上行信息传输阶段分配的时间固定;构建出基于时间反演探测阶段分配时间的第一目标函数;

2)基于所述第一目标函数,求解出时间反演探测阶段最优分配时间,将下行能量传输阶段分配的时间固定,构建出基于上行信息传输阶段分配时间的第二目标函数;

3)基于所述第二目标函数,将所述第二目标函数进行凸优化转换,构建出基于下行能量传输阶段和上行信息传输阶段分配时间的第三目标函数。

8.根据权利要求7所述的一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配方法,其特征在于,步骤3)中将所述第二目标函数进行凸优化转换包括将第二目标函数的约束条件采用拉格朗日函数的对偶乘子进行处理,采用KKT条件求解出上行信息传输所分配时间的最优解;利用所述最优解构建出第三目标函数。

9.根据权利要求6所述的一种无线供电网络中基于时间反演的时间分配方法,其特征在于,所述步骤103包括:

tr *

1)按照求解出的时间反演探测阶段的最优分配时间(τ ) ,划分上行信息传输与下行up tr *

能量收集所分配时间之和t的上界t =1‑(τ) ;

low

2)将上行信息传输与下行能量收集所分配时间之和t的下界设置为t =0;

up low

3)采用二分法,令时间之和t=(t +t )/2;

4)将时间之和t代入上行信息传输时间的最优解函数中,计算出上行信息传输所分配时间的最优解;

5)将求出的上行信息传输阶段所分配时间的最优解以及时间之和t代入凸优化转换后最终的目标函数中,该求出目标函数值C(t);

up up low low

6)若C(t)>C(t ),则令t =t,若C(t)

up low

7)判断迭代是否满足收敛条件t ‑t ≤μ,若满足收敛条件,则返回步骤3);否则输出当前迭代中所计算出的下行能量传输阶段、时间反演探测阶段和上行信息传输阶段的最优时间分配;

其中,μ表示误差门限。