[发明专利]无线供电通信网络混合用户方案系统及吞吐量的优化方法

说明书

本发明公开了一种无线供电通信网络混合用户方案系统及吞吐量的优化方法，无线供电通信网络(Wireless Powered Communication Network,WPCN)有两种主要的工作模式，分别为采集再传输(Harvest‑then‑Transmit,HTT)模式和反向散射通信(Backscatter Communication,BackCom)模式。针对两者的特点，本发明研究了WPCN中两种模式的融合方案以充分利用两者的优点，融合方案为混合用户方案。对于该方案，WPCN中包含分别采用HTT模式和BackCom模式的两类用户。在这种方案中，混合接入点(Hybrid Access Point,HAP)作为用户的能量信号源。针对所提出的方案，定义了系统吞吐量的优化问题，给出了最优时间分配的闭式解。根据最优解，对于混合用户方案，只有反射速率最大的BackCom用户能被调用。仿真结果表明，相较于用户采用单一模式，所提的方案可以取得更大的系统吞吐量。

技术领域

本发明属于无线能量传输技术领域，具体涉及一种无线供电通信网络混合用户方案系统及吞吐量的优化方法。

背景技术

目前无线供电通信网络(Wireless Powered Communication Network,WPCN)通常采用采集再传输(HTT)模式，根据HTT模式，用户总是先采集能量并将采集的能量存储起来，当用户有通信需要时再利用采集的能量传输信息。然而，能量采集时间必然占据整个时间周期的一部分，特别是对于离混合接入点HAP距离较远的用户，通常需要较长的时间才能采集到足够的能量。当用户存在信息需要传输时，如果用户尚未采集到足够的能量，那么信息传输的实时性或者数据量会受到很大的影响。

反向散射通信(Backscatter Communication,BackCom)模式也是WPCN的一种工作模式。对于BackCom模式，相较于信息反射的时间，用以采集能量的时间可以忽略不计，即用户可以实时反射入射信号以实现信息的传输。当然，这种模式也有缺点，不同于HTT模式利用采集的能量的主动通信，利用BackCom模式的通信依赖于实时的入射信号。当用户无法接收到入射信号时，信息的反射无法实现。对于具备能量采集和反向散射通信电路的用户来说，可以在HTT模式和BackCom模式间切换，以充分发挥其各自的优势，提高网络性能。

发明内容

为了解决现有技术中的HTT模式和BackCom模式各自的特点与不足，本发明针对WPCN，研究了HTT和BackCom两种模式在WPCN中的融合方案，考虑了混合用户方案。对于该方案，WPCN中包含分别采用HTT模式和BackCom模式的两类用户，所有用户以TDMA模式传输或者反射信息，此时用以传输能量的专用时隙同时也被分配给采用BackCom模式的用户来反射信息。混合用户方案中两类用户分别在不同时隙工作，因而该方案可以充分利用整个时隙传输信息，这能有效地提升系统吞吐量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：