[发明专利]一种基于电磁波供能的通信方法

说明书

本发明公开了一种电磁波供能的通信方法，用于MIMO系统。所述系统包括多天线混合接入点和多个多天线用户。混合接入点通过不断发射电磁波能量的同时接收用户的上传信息，用户接收能量并通过时分多址方式进行上行信息传输。通过联合功率分配策略和用户时隙分配策略的方法对多个用户的上行速率传输进行迭代优化，直至频谱效率不再改变，则达到混合接入点接收的频谱效率最优。本发明可以有效提高混合接入点接收端的频谱效率，计算复杂度比较低且收敛快。

技术领域

本发明属于无线通信网络上行信道数据传输领域，具体涉及一种基于电磁波供能的通信方法。

背景技术

随着物联网技术(IoT)的高速发展，预测在2020年将有超过200亿的设备接入互联网。在物联网时代，无线传感器被广泛应用于军事、医疗、物流、智能家居等领域，在未来形成万物互联的形式。在无线传感网中，成本低廉、可用于数据采集的传感器节点联结在一起，对于智慧城市的实现具有重要意义。

但是，海量设备的接入必定带来十分庞大的能源消耗。能源损耗引发了电池更换困难、供电设备布置建设难度加大、管理人员成本增加等问题，因此无线传感器节点的能源供应问题成为了亟需解决的难点。尤其是低功耗的无线传感器多用电池供电，更换无线传感器节点的电池大大增加了节点管理的复杂性。

发明内容

为了克服现在有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提出一种基于电磁波供能的通信方法，涉及多用户多输入多输出技术(Multi-Users Multiple-InputMultiple-Output)、数字调制解调、多用户信息数据传输时隙分配策略及基于预编码的多用户信道功率分配策略；本发明针对MIMO无线通信系统，提出了一种两步迭代的通信策略，可以有效提高通信系统频谱效率。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于电磁波供能的通信方法，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R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、混合接入点的接收频谱效率函数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迭代优化时隙分配向量τ直到和信息速率不再改变，达到和信息速率最优。

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。