[发明专利]无线供能通信系统的自适应功率分配方法

说明书

本发明公开了一种无线供能通信系统的自适应功率分配方法，包括：初始化信道状态信息以及时隙分配τT；能量接入点利用最大比发送技术来进行波束赋形，之后向数据接入点发送能量波束；数据接入点接收能量接入点的能量波束并将其转化为总发送功率，然后根据天线的功率限制和总发送功率确定发送天线子集的天线数目l，再选择数据信道状态最好的l根发送天线作为发送天线子集并对其进行等功率分配，最后利用最大比发送技术将需要的数据发给无线设备。该方法在天线存在功率限制的情况下，实现了对具有随机性的收集能量的自适应分配，提高了收集能量的利用效率和通信系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及无线供能通信系统和功率分配技术领域，尤其涉及一种无线供能通信系统的自适应功率分配方法。

背景技术

WPT(Wireless Power Transfer，无线功率传输)技术是一项利用电磁波作为能量载体，从电源到负载无电气接触地进行电能传输的新型输电方法。相比于传统导线输电方式，其具有安全性、可靠性、便捷性等诸多优点，尤其适用于一些特殊的应用场合，例如植入人体的设备、高危险区域的设备和户外大规模的传感器。因为以上的诸多优点，无限功率传输技术受到了越来越广泛的关注并且将在实际中得到大量应用。

WPCN(Wireless Powered Communication Networks，无线供能通信网络)是一种利用WPT技术来为大量通信节点持续供能的通信网络，其包含EAP(Energy Access Point，能量接入点)、DAP(Data Access Point，数据接入点)和WD(Wireless Device，无线设备)，其中WD从EAP的能量波束中收集能量并利用收集到的能量来和DAP通信。相比于传统通信网络，WPCN具有更长的通信寿命周期和更稳定的通信性能等优点。

随着5G的兴起与物联网的高速发展，越来越多的传感器接入网络，形成大规模由WPT技术提供能量并以传感器作为主要设备的WPCN。然而，一般意义下的WPCN中的通信设备除了EAP外，都不具备电缆供能和电池等电能存贮设备，完全依赖WPT技术提供实时的能量，并且WPT所能提供的电能会受到传输能量的无线信道状态的影响，具有随机性。此外，由于天线存在发送功率的限制，超过限制的接收能量只能被舍弃，这导致功率使用效率低和通信性能差。为了在收集电能具有随机性和天线存在功率限制的情况下提高功率使用效率和通信性能，WPCN迫切需要一种高效的功率分配方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种无线供能通信系统的自适应功率分配方法，可以提高收集能量的利用效率并且达到较好的通信性能。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种无线供能通信系统的自适应功率分配方法，包括：

初始化信道状态信息以及时隙分配τT；

能量接入点利用最大比发送技术来进行波束赋形，之后向数据接入点发送能量波束；

数据接入点接收能量接入点的能量波束并将其转化为总发送功率，然后根据天线的功率限制和总发送功率确定发送天线子集的天线数目l，再选择数据信道状态最好的l根发送天线作为发送天线子集并对其进行等功率分配，最后利用最大比发送技术将需要的数据发给无线设备。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，能够在收集电能存在随机性和天线存在功率限制的情况下，根据功率限制、收集电能以及数据信道状态来选择合适的发送天线子集并自适应地进行功率分配；上述方案可以更充分有效地利用具有随机性的收集能量，并且可以降低系统的中断概率，提高通信的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。