[发明专利]具有能量收集能力的水声通信系统资源分配方法与装置

摘要

本发明公开了一种具有无线能量收集能力的水声通信系统资源分配方法与装置，该方法在骨干网基站或中心节点处布置水声换能器阵列，通过波束成形技术优化基站水声换能器阵列的权值矩阵，使基站发射的水声信号对准水下终端节点。水下终端节点接收到的声波信号在通过水声换能器转化为电信号后，利用功率分离器分离为两路信号流，其中一路信号进行信号检测；另一路信号则通过能量收集模块进行能量收集，收集的能量通过电源模块对终端节点的电池进行充电，从而实现终端节点的能源补充。该方法在保证通信质量的前提下获得最大的终端节点收集能量，从而最大限度的为水声通信网络终端节点进行能源补充。

主权项

1.一种具有无线能量收集能力的水声通信系统资源分配方法，该水声通信系统包括一个水下基站和K个终端节点，水下基站的水声换能器阵列由M个水声换能器组成，每个终端节点均具有单个水声换能器，其特征在于，所述的资源分配方法包括以下步骤：S1、水下基站生成K维发送信息信号矢量X＝[x₁,x₂,…,x_K]^T，其中[·]^T代表对矩阵或矢量求转置操作，x_k是基站发给第k个终端节点的信息比特，其中k＝1,2,…,K；S2、水下基站向所有终端节点广播训练信号；S3、终端节点根据接收到的训练信号对水下基站与终端节点之间的信道进行估计，获取信道矢量，水下基站与第k个终端节点之间的信道矢量为h_k＝[h_k,1,h_k,2,…,h_k,M]^T，其中h_k,m是水下基站的第m个换能器与第k个终端节点之间的信道状态信息，m＝1,2,…,M；S4、水下基站获取水声换能器阵列波束成形矩阵W的最优值W^*，终端节点获取功率分离因子矢量ρ的最优值ρ^*；S5、水下基站利用水声换能器阵列波束成形矩阵W的最优值W^*，对水下基站的发送信息信号矢量X进行波束成形，得到发送信号并将发送信号S发送给所有K个终端节点，各终端节点利用功率分离器的最优功率分离因子进行信号接收与能量收集，其中是W^*的第k列元素所构成的矢量，也是w_k的最优值，是ρ^*的第k个元素；S6、重复步骤S1至步骤S5，直至所有的信息数据发送完毕。