[发明专利]一种无线供能的信息传输与接收方法

说明书

本申请公开了一种无线供能的信息传输和接收方法，在基站侧发送数据时，利用各个终端的待发送数据生成相应的调制符号；根据各个终端的能量收获效率、能量消耗参数，以最大化所有终端的最小传输速率为准则，为各个终端进行发送功率分配；针对各个终端，对调制符号进行预编码后生成发射信号，并按照分配的功率进行信号传输。在终端接收数据时，终端将接收的信号分成两部分和利用进行能量收获，利用进行信息解码，得到基带信号，收获的能量可用于解码电路的供电。通过本申请，能够保证不同用户间接收到的信息量间的公平性。

技术领域

本申请涉及无线通信技术，特别涉及一种无线供能的信息传输与接收方法。

背景技术

无线能量传输技术应用日趋广泛，一方面是为了消除无线通信中最后一段有线连接，即充电线；另一方面针对某些特殊场景，如成百上千的传感节点、人体内的供电装置、墙体内的装置、有危害或不易到达场地内的供电装置等，需要进行无线供能。

目前实现无线能量传输主要有：基于线圈耦合的能量传输技术，可以在波长范围内以70％左右的效率进行能量传输；基于激光的无线传输技术，尚存在一些技术问题；基于射频的长距离无线能量传输技术等。由于基于射频的无线能量传输与无线通信技术相近且效用较高，更容易进行整合与复用通信设备等资源，因此成为未来无线能量传输的主流。

当基站给同一个用户传输信息与能量时，以目前的技术而言，接收到的功率或者用于信息解码，或者用于能量收获。因此，在基站传输信息与能量给终端用户时，终端用户可以采用频分、时分、功分等方案，将不同频率、时间、功率用于信息解码和能量收获。

用于无线信号传输的无线资源主要有频率资源、时间资源和空间资源等。在第三代移动通信系统以及之前的通信系统中，主要是利用频率和时间资源进行通信；而在第四代移动通信系统中，采用了基站端最多8根天线/用户端最多4根天线的MIMO技术，以充分利用空间资源获得复用和分集增益，来改善移动通信系统的传输速率和可靠性等。

为了进一步挖掘空域资源的潜力，提高无线通信系统的传输速率和可靠性，2010年贝尔实验室的T.Marzetta提出了大规模MIMO技术。大规模MIMO技术利用成百上千根天线同时服务几十个用户。大规模天线阵列可以形成极其窄的波束并对准目标用户，从而提高用户的接收信号功率，进而改善系统的谱效、可靠性和能效等。

目前无线能量传输主要考虑如何从基站到用户端进行高效的能量转换，缺少对实际系统能量需求的考虑，如终端需要多少能量用于电路消耗和信息解码等；当基站给终端用户传输能量用于信息解码电路消耗时，终端用户应该利用多少接收到的信号用于能量收获，以保证信息解码所需要的能量，是目前系统研究最为欠缺的地方；而当采用大规模MIMO来提高多个终端用户接收到的信号强度时，需要考虑给不同用户分配多少功率，才能保证不同用户间的公平性。因此，在基站采用大规模天线给多个用户同时传输信息与能量的场景下，一方面基站应该进行合理的功率分配保证用户信息传输的公平性，另一方面用户终端需要决策将多少信号功率用于能量收获才能保证信息解码所需。如何联合设计基站功率分配和终端用户功率分裂，才能在保证公平性下，最大化下行的传输速率，有待进一步设计和完善。

发明内容

本申请提供了一种无线供能的信息传输与接收方法，能够保证不同用户间接收到的信息量间的公平性。

为实现上述目的，本申请采用如下方案：

一种无线供能的信息传输方法，包括：

利用各个终端的待发送数据生成相应的调制符号；

根据各个终端的能量收获效率、能量消耗参数，以最大化所有终端的最小传输速率为准则，为各个终端分配发送功率；

针对各个终端，对所述调制符号进行预编码后生成发射信号，并按照分配的功率进行信号传输；其中，各个终端的传输速率相同。