[发明专利]无线携能通信系统中基于MOEAD的波束赋形方法

权利要求书

1.一种无线携能通信系统中基于MOEAD的波束赋形方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立无线携能通信系统波束赋形模块的模型；

(2)构建最大化波束的主瓣增益、最大化3dB带宽和最小化最大副瓣电平的数学优化问题，并建立多目标优化模型；

(3)基于分解的多目标进化算法求解所述多目标优化模型，得到非支配解的集合，按照需求选取合适的波束赋形矢量值。

2.根据权利要求1所述的一种无线携能通信系统中基于MOEAD的波束赋形方法，其特征在于，所述无线携能通信系统波束赋形模块的模型包括发射天线模块和接收天线模块，波束赋形在所述发射天线模块中完成，接收天线模块接收波束后，对波束的处理分为两路，一路为信息链路，进行信息接收、解调操作；另一路为能量链路，进行能量收集、整流操作。

3.根据权利要求2所述的一种无线携能通信系统中基于MOEAD的波束赋形方法，其特征在于，所述发射天线模块包括多根发射天线，多根所述发射天线组成线阵或者面阵，每根发射天线发射的波束在赋形阶段乘一个波束赋形矢量其中，A是波束的馈电幅度，α是单根天线的 波束馈电相位，p对应于发射天线的序号，p＝1，2，…，s，s是发射天线的数量，j是虚数单位；所述接收天线模块包括单根或者多根接收天线，用于接收和处理波束。

4.根据权利要求1所述的一种无线携能通信系统中基于MOEAD的波束赋形方法，其特征在于，所述构建最大化波束的主瓣增益、最大化3dB带宽和最小化最大副瓣电平的数学优化问题，并建立多目标优化模型，具体包括：确定决策向量，基于所述决策向量确定目标函数，所述目标函数包括波束的主瓣增益的目标函数、3dB带宽的目标函数和最大副瓣电平的目标函数，并基于所述波束的主瓣增益的目标函数、所述3dB带宽的目标函数和所述最大副瓣电平的目标函数建立所述多目标优化模型。

5.根据权利要求4所述的一种无线携能通信系统中基于MOEAD的波束赋形方法，其特征在于，

所述确定决策向量中，决策向量ξ表示为波束的总馈电相位：

ξ＝[α₁，α₂，…，α_s-1，α_s]^T (1)

其中s是发射天线的数量，T表示矩阵转置，α是单根天线的波束馈电相位；

所述主瓣增益的目标函数为：

其中，为发射阵元天线的辐射电场，r是阵元天线到远场观察点的距离，j是虚数单位，k是波数，是天线的方向图函数，θ，是球坐标系中的仰角和方位角，γ_n是波程差；

所述3dB带宽的目标函数为：

其中，波束宽度β是关于辐射电场E的函数；

所述最大副瓣电平的目标函数为：

其中，SLL(ξ)是副瓣的增益；

从而建立的所述多目标优化模型如下：

minF(ξ)＝(f₁(ξ)，f₂(ξ)，f₃(ξ))^T (5a)

s.t.ξ∈[0，2π) (5b)

其中，F(ξ)＝(f₁(ξ)，f₂(ξ)，f₃(ξ))^T为优化问题的目标函数，ξ为决策向量。