[发明专利]协作无线能量传输方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及移动通信技术，特别是涉及一种协作无线能量传输方法和系统。

背景技术

目前，无线传输资源主要可以分为时间、频率和空间三大类。相应的无线通信系统可以划分为时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)和空分多址(SDMA)三种。由于频率资源相对于用户的需求日渐短缺，空间资源在无线通信领域中得到极大重视，而时间资源主要用于区分上下行传输，即时分双工(TDD)模式。

空分多址依赖于多天线技术已经应用于实际通信系统中，目前LTE和LTE-Advanced系统用户端和基站端最多分别采用4根和8根天线。研究已经表明MIMO技术可以提高系统的谱效率、可靠性和能效。为了进一步开采空间资源的巨大潜力，大规模MIMO技术于2010年正式提出，并且成为5G移动通信系统的候选技术。大规模MIMO技术利用成百上千根天线同时同频服务几十用户。由于其波束极其窄，可以将能量集中对准用户终端，进而成倍的提高系统谱效率或可靠性或能效。

为了延长终端电池的工作时间，无线能量传输技术已经得到越来越广泛的应用。目前无线能量传输技术主要分为两大类：一类是基于线圈耦合，可以在波长范围内以70％的效率进行能量传输；另一类是基于射频的长距离能量传输。由于基于射频的无线能量传输与无限通信技术相近且效率更高，容易整合到无线通信系统之中，因此成为未来延长终端电池工作时间的重要技术。同时，它可以消除无线通信网络最后的有线链接，使得目前的通信网络成为真正的“无线”通信网络。另外，由于基站业务的波动和绿色时变能源的提供，使得能量资源的效率较低。而当能量资源富裕情况下，利用无线能量传输将能量转移到能量饥饿的用户端，可以进一步提高能量的利用率。

目前基于射频的大多数能量传输系统均是基于单能量源进行无线能量传输，无线能量传输效率比较低，传输范围不能达到无线通信系统的要求，不适用于信息系统中协作多小区通信场景。此外，由于信息传输与能量传输存在一定差异，不能简单地基于无线信息传输理论进行能量传输系统设计。

目前尚未提出一种适用于协作多小区通信系统且传输距离远、传输效率高的无线能量传输方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种协作无线能量传输方法和系统，适用于协作多小区通信系统且传输距离远、传输效率高。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种协作无线能量传输方法，包括：

a、在大规模MIMO网络中，进行协作的每个基站之间交互本基站统计的所有能量请求用户的大尺度衰落因子，每个所述基站根据所述大尺度衰落因子，确定上行导频发送功率，并通知给本基站对应小区中的所述能量请求用户；

b、所有所述能量请求用户按照所述上行导频发送功率，同时利用相同的频率资源广播发送同一导频序列；

c、每个所述基站根据所述导频序列的接收信号，进行所有能量用户的组合信道估计；

d、每个所述基站根据所述组合信道估计的结果进行预编码；

e、每个所述基站根据所述预编码的结果，确定本基站用于进行传输能量的射频信号，并发送给所述能量请求用户；

f、每个所述能量请求用户，将接收到的所述射频信号，转化为电流进行存储。

一种协作无线能量传输系统，包括：

基站，用于在大规模MIMO网络中与进行协作的其他基站交互所有能量请求用户的大尺度衰落因子，根据所述大尺度衰落因子，确定上行导频发送功率，并通知给本基站对应小区中的所述能量请求用户的用户设备；根据所述能量请求用户发送的导频序列的接收信号，进行所有能量用户的组合信道估计；根据所述组合信道估计的结果进行预编码；根据所述预编码的结果，确定本基站用于进行传输能量的射频信号，并发送给所述能量请求用户；

用户设备，用于按照所述上行导频发送功率，与所有所述基站中的其他用户设备，同时利用相同的频率资源广播发送同一导频序列；将接收到的所述射频信号，转化为电流进行存储。

综上所述，本发明提出的协作无线能量传输方法和系统，利用进行协作的多个基站进行协作功率传输，这样，由于传输能量的能量源数量大大增加，MIMO系统中布置大规模天线的基站可以利用很窄的波束进行能量传输，从而可以大幅度提高能量传输的效率和距离。另外，所有用户共享相同的导频，不仅可以简化基站信道估计，还可以提高信道估计精度，从而改善能量传输的增益。因此，本发明适用于协作多小区通信系统且传输距离远、传输效率高。

附图说明