[发明专利]一种基于电磁波供能的通信方法

权利要求书

1.一种基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，用于MIMO系统，所述MIMO系统包括一个天线数为N_r的混合接入点HAP和K个天线数为N_u的多天线用户U，包括如下步骤：

S1、在全双工MIMO的系统模型中，混合接入点向所有用户不断广播电磁波能量，第i个用户U_i接收第i时隙以前的能量之和；所述全双工MIMO的系统模型包括发送端和接收端，其中发送端为混合接入点，接收端为所有用户；

S2、用户U_i完成能量接收后，在第i时隙向上行信道发送信息；

S3、混合接入点的和信息速率函数R_sum(τ，∑_P)分别是信息功率分配矩阵集合∑_P＝{∑_P，1，∑_P，2，…，∑_P，K}中的每个元素∑_p，i和时隙分配向量τ的凹函数，通过固定时隙分配向量τ迭代优化第i个用户的信息功率分配矩阵∑_P，i，i＝1，2，…，K，固定信息功率分配矩阵∑_P，i，i＝1，2，…，K，使用凸优化解法迭代优化时隙分配向量τ直到和信息速率函数R_sum(τ，∑_P)不再改变，达到和信息速率最优。

2.根据权利要求1所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，步骤S1中，所述全双工MIMO的系统模型是指混合接入点和用户间通过全双工模式进行通信，信号通过多天线的混合接入点和多天线用户进行发射和接收，其通信方式即混合接入点向所有用户不断广播电磁波能量，第i个用户U_i接收第i时隙以前的能量之和。

3.根据权利要求1所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，步骤S1中，所述接收端的每帧分为K个时隙，K个时隙构成时隙集合，所述时隙集合为时隙分配向量τ，τ＝{τ₁，τ₂，…，τ_K}；所述接收端的能量采集效率为η_i，所述接收端的最优能量预编码矩阵由混合接入点发射功率及下行信道共同决定。

4.根据权利要求1所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，步骤S2中，所述上行信道发送消息，其上行传输方式为时分多址方式，第i个用户U_i的信息转换效率为μ_i。

5.根据权利要求1所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，所述混合接入点通过接入点和单个用户间的互信息及分配的时隙来确定该用户接收的吞吐量。

6.根据权利要求1所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，步骤S3中，所述第i个用户的信息功率分配矩阵∑_p，i满足约束功率混合接入点在上行信道接收的和信息速率函数表示为其中为混合接入点和用户i关于时隙分配和信息功率分配矩阵的瞬时互信息函数，为用户信息上传信号向量，为混合接入点接收信号向量，和信息速率函数R_sum(τ，∑_P)为K个用户在各自时隙的互信息函数之和。

7.根据权利要求6所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，所述互信息函数的定义是依据通用数字通信系统的调制方式的有限符号输入特性，所述通用数字通信系统的调制方式包括QPSK、BPSK、16QAM、2FSK。

8.根据权利要求1所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，步骤S3中，所述第i个用户的信息功率分配矩阵∑_p，i为该信道的预编码矩阵经过SVD分解后的对角阵，并且固定信道预编码矩阵的右酉阵；所述信道预编码矩阵的右酉阵采用离散傅里叶变换确定。

9.根据权利要求1所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，步骤S3中，所述时隙分配向量τ由迭代优化解法确定。

10.根据权利要求1所述基于电磁波供能的通信方法，其特征在于，步骤S3中，所述用户的信息功率分配矩阵由梯度下降法确定；所述梯度下降法使用回溯直线搜索方法确定步长。