[发明专利]基于波束成型和时间分配的充电网络能效优化方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于波束成型和时间分配的充电网络能效优化方法及系统，该方法包括：建立通信网络模型，其中，通信网络模型包括含有N_t根天线的基站、1个单天线接收端及K个单天线用户节点，获取基站基于下行链路向单天线用户节点广播的射频信号，并基于射频信号，确定在无线传输能量阶段的系统能量消耗值及系统用户能量获取值，基于系统用户能量获取值确定系统吞吐量，利用系统能量消耗值及系统吞吐量确定最优充电网络能效。通过利用系统能量消耗值及系统吞吐量，对充电网络能效进行优化，得到最优充电网络能效，从而提高能量有效利用率，减少对资源的浪费。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于波束成型和时间分配的充电网络能效优化方法及系统。

背景技术

无线充电网络是用户以无线方式从基站发射的射频信号中获取能量，并将该能量用于信息传送，可以有效解决无电源环境下用户通信需求，但是现有的无线充电网络中，仅优化了用户通信速率及系统最大吞吐量，却没有解决能量有效利用的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于波束成型和时间分配的充电网络能效优化方法及系统，旨在解决现有无线充电网络存在的没有解决能量有效利用的技术问题。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种基于波束成型和时间分配的充电网络能效优化方法，所述方法包括：

建立通信网络模型，其中，所述通信网络模型包括含有N_t根天线的基站、1个单天线接收端及K个单天线用户节点；

获取所述基站基于下行链路向所述单天线用户节点广播的射频信号，并基于所述射频信号，确定在无线传输能量阶段的系统能量消耗值及系统用户能量获取值；

基于所述系统用户能量获取值确定系统吞吐量；

利用所述系统能量消耗值及所述系统吞吐量确定最优充电网络能效。

进一步的，所述基于所述射频信号，确定在无线传输能量阶段的系统能量消耗值及系统用户能量获取值，包括：

基于所述射频信号，确定在无线能量传输阶段的系统能量消耗值为:

E(τ₀,X)＝τ₀(Tr(X)+b₀)；

基于所述射频信号，确定在无线能量传输阶段的系统用户能量获取值为:

其中，τ₀为无线能量传输阶段的时间，X＝E(xx^H)，x表示基站通过天线发射的射频信号，是一个含有N_t个变量的向量，表示含有N_t个变量的向量的集合，X为x的协方差矩阵，Tr(X)为射频信号的平均功率，b₀为基站用于天线内部电路消耗的功率，k表示第k个单天线用户节点，k＝1,...,K，K为常数，ξ_k为第k个单天线用户节点的能量获取效率，ξ_k∈(0,1)，h_k为下行通信信道增益，为h_k的共轭转置，为单天线用户节点接收射频信号的功率。

进一步的，所述基于所述系统用户能量获取值确定系统吞吐量，包括：

基于所述系统用户能量获取值确定每一个单天线用户节点的平均发送功率为：

利用香农定理及所述平均发送功率确定所述系统吞吐量为：