[发明专利]基于物联网的无线通信与无线充电的双向智能反射单元选择方法

说明书

本发明提供一种基于物联网的无线通信与无线充电的双向智能反射单元选择方法，应用于物联网系统，物联网系统包括基站、用户和多个智能反射单元，基站、智能反射单元和用户以全双工模式在同一频段工作，双向选择控制器将考虑能量吸收情况下能量效率最大的智能反射单元作为选定的智能反射单元，基站与用户通过选定的智能反射单元协作通信；基站和用户同时向选定的智能反射单元发射信号，在信号到达智能反射单元上时进行相应的反射，反射后的信号到达对方节点，进而解码出所需要的信息，用户接收后将其中一部分能量分离存储用于下一次传输，另一部分能量用于译码；本发明能够显著提升物联网的无线通信性能，并提高物联网系统的无线充电性能。

技术领域

本发明涉及一种基于物联网的无线通信与无线充电的双向智能反射单元选择方法。

背景技术

现有的物联网在使用时，存在一些节点不具备持续供电能力，因此需要通过其他方式进行供电，如使用电池等方式，这种方式下，需要定期更换。为实现持续供电且不依赖有线的传输媒介，无线能量传输技术近年来得到了极大的发展。目前无线能量传输主要通过三种方式：电磁感应式、电磁共振式和电磁辐射式。其中，电磁辐射式属于远场无线能量传输技术，传输距离最远，可达到数千米。但是传输效率低，且点对点传输要求不能有障碍。

例如，中国专利CN201620368804.1公开了一种无线充电装置、无线通信装置和无线通信系统，无线充电装置，通过将无线射频信号转换为电能为无线通信装置供电。但该专利没有公开智能反射表面的多个智能反射单元中，进行双向无线通信时，如何进行选择以实现较高传输效率。

上述问题是在物联网的无线通信与无线充电选择过程中应当予以考虑并解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于物联网的无线通信与无线充电的双向智能反射单元选择方法，能够在无线充电的物联网中，提升单位能量消耗的传输能力，进而保证物联网系统高效工作，解决现有技术中存在的物联网中能量传输能力低，难以保证高效工作的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于物联网的无线通信与无线充电的双向智能反射单元选择方法，应用于物联网系统，物联网系统包括基站、用户和多个智能反射单元，基站、智能反射单元和用户以全双工模式在同一频段工作，双向选择控制器将考虑能量吸收情况下能量效率最大的智能反射单元作为选定的智能反射单元，基站与用户通过选定的智能反射单元协作通信；基站和用户同时向选定的智能反射单元发射信号，在信号到达智能反射单元上时进行相应的反射，反射后的信号到达对方节点，进而解码出所需要的信息，用户接收后将其中一部分能量分离存储用于下一次传输，另一部分能量用于译码。

进一步地，包括以下步骤，

S1、基站和用户共同探测各智能反射单元的信道状态信息，包括基站到每个智能反射单元的无线信道系数、每个智能反射单元到用户的无线信道系数、用户到每个智能反射单元的无线信道系数、每个智能反射单元到基站的无线信道系数、基站的发射功率、每个智能反射单元的无线能量收集的转换效率、用户的无线能量收集的转换效率；

S2、根据得到的信道状态信息，计算考虑能量吸收情况下每个智能反射单元单独工作时对应的能量效率；

S3、根据计算结果，选择能量效率最大的智能反射单元进行传输，其他智能反射单元休眠；

S4、基站和用户发送信息给选定的智能反射单元，该智能反射单元将信号反射给对方；

S5、分别对接收到的信号解码，用户接收后将其中一部分能量分离存储用于下一次传输，另一部分能量用于译码。

进一步地，步骤S2中，计算考虑能量吸收情况下每个智能反射单元单独工作时对应的能量效率，具体为，能量效率由基站通过智能反射单元到用户的无线通信的数据传输速率与用户到该智能反射单元到基站的无线通信的数据传输速率的和除以基站的发射功率所得值。