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专利号: 2021108060852
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模型,包括MIMO天线阵列、能量发射机、信息接收机以及多个终端设备;其特征在于,能量发射机与信息接收机分开放置,所述能量发射机连接有多天线的MIMO天线阵列;每个所述终端设备连接有单天线;并使用无线方式进行传输即包括无线能量传输和无线信息传输;所述终端设备向能量发射机发射探测信号,所述能量发射机对所述探测信号共轭放大,并将共轭放大后的能量信号返回至所述终端设备中,所述终端设备利用获取的能量向信息接收机发送信息信号。

2.根据权利要求1所述的一种无线供电网络模型,其特征在于,所述终端设备分布在能量发射机周围,且不超过第一阈值距离范围内,所述信息接收机距离信息接收机为第二阈值距离,其中所述第二阈值距离大于所述第一阈值距离。

3.一种无线供电网络中基于相位共轭的时间分配方法,其特征在于,所述方法包括:终端设备向能量发射机发射探测信号,并确定出对应的探测信号时间;

所述能量发射机将所述探测信号共轭放大,将共轭放大后的能量信号以一定发射功率向终端设备发射能量,并确定出对应的能量传输时间;

所述终端设备利用获取的能量向信息接收机发送信息信号,并确定出对应的信息传输时间;

基于探测信号时间、能量传输时间以及信息传输时间,构建出最大化吞吐量模型;

利用黄金分割法对所述最大化吞吐量模型求解,得到最优的探测信号时间、能量传输时间以及信息传输时间分配结果;将计算出的最优的探测信号时间、信息传输时间分配给终端用户,将能量传输时间分配给能量发射机。

4.根据权利要求3所述的一种无线供电网络中基于相位共轭的时间分配方法,其特征在于,所述能量发射机将所述探测信号共轭放大包括所述信息接收机通过MIMO阵列中的每一根天线使用与所述探测信号相同的载波发送一个正弦波信号,对所述正弦波信号幅度相位取共轭得到能量信号,并以更大的发射功率将此能量信号发射给终端信号。

5.根据权利要求3所述的一种无线供电网络中基于相位共轭的时间分配方法,其特征在于,所述终端设备利用获取的能量向信息接收机发送信息信号包括终端设备采用空分多址的方式向信息接收机同时发送消息信号。

6.根据权利要求3所述的一种无线供电网络中基于相位共轭的时间分配方法,其特征在于,所述最大化吞吐模型表示为:S.tτ1+τ2+τ3=1

τ1,τ2,τ3,Pt,Pk,

其中,R表示系统吞吐量;K表示终端设备数量;W表示带宽;τ3表示信息传输时间;Pt表示能量发射机的发射功率; 表示共轭后的信道系数;Pl表示终端设备l发送探测信号的功率;hk表示能量发射机到终端设备k的信道;hl表示能量发射机到终端设备l的信道; 表示共轭后的噪声;τ2表示能量传输时间;ζ表示能量传输效率;Pk表示终端设备k发送探测信号的功率;τ1表示探测信号时间;gk表示从终端设备k到信息接收机的信道系数;N0表示功率谱密度,上标H表示共轭转置操作; 表示终端设备k在耗尽能量的情况下发送探测信号的功率。

7.根据权利要求6所述的一种无线供电网络中基于相位共轭的时间分配方法,其特征在于,所述利用黄金分割法对所述最大化吞吐量模型求解包括:

1)设置出迭代区间[0,1]和误差精度,并令第一参数a=0,第二参数b=1;

2)如果第二参数与第一参数之间的差b‑a>ε,则执行如下步骤:

3)令a1=a+0.382(b‑a),a2=a+0.618(b‑a);将a1和a2分别代入所述最大化吞吐模型中,得到对应的第一系统吞吐量R1和第二系统吞吐量R2;

4)判断所述第一系统吞吐量是否小于所述第二系统吞吐量,若小于,则令b=a2,若不小于,则令a=a1,直至步骤2)不成立进入步骤5);

5)计算出系统总吞吐量表示为

8.一种无线供电网络中基于相位共轭的时间分配装置,其特征在于,包括:探测信号时间记录模块,用于确定出终端设备向能量发射机发射探测信号所对应的探测信号时间;

能量传输时间记录模块,用于确定出能量发射机将所述探测信号共轭放大,将共轭放大后的能量信号以一定发射功率向终端设备发射能量所对应的能量传输时间;

信息传输时间记录模块,用于确定出所述终端设备利用获取的能量向信息接收机发送信息信号所对应的信息传输时间;

吞吐量模型构建模块,基于探测信号时间、能量传输时间以及信息传输时间,构建出最大化吞吐量模型;

黄金分割计算模块,利用黄金分割法对所述最大化吞吐量模型求解,得到最优的探测信号时间、能量传输时间以及信息传输时间分配结果;

时间分配模块,将模型计算出的最优的探测信号时间、信息传输时间分配给终端用户,能量传输时间分配给能量发射机。