一种无线能量驱动传输方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种无线能量驱动传输方法及装置，该方法应用于无线能量驱动通信网络，无线能量驱动通信网络中包含中继节点和至少两个通信组，该方法包括：选取至少一个用于协作通信的通信对，通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；针对每一个通信对，计算通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，并控制通信对进行能量与消息的混合传输。基于本发明专利技术公开的方法，实现了通信对中各个源节点成功将消息传输至各自的目的节点，并且，由于按照最优波束成形系数和最优传输时间进行传输，因此达到最大加权和速率通信。

【技术实现步骤摘要】
一种无线能量驱动传输方法及装置
本专利技术涉及功率控制
，更具体地说，涉及一种无线能量驱动传输方法及装置。
技术介绍
无线能量驱动通信网络(WirelessPoweredCommunicationNetworks，WPCN)是将传统的无线网络中相互独立的无线信息传输技术和无线能量传输系统融合起来的通信系统，用以实现能量与消息的混合传输。在无线能量驱动通信网络中存在多个由源节点与目的节点构成的通信组，并且，各个通信组是独立通信的。根据通信组中源节点的能量与信道的状态，可将通信组分为能量能满足将消息发送至目的节点的需求但是无授权信道的第一类通信组，以及，源节点有授权信道但是能量不能满足将消息发送至目的节点需求的第二类通信组。但是，上述两类通信组中的源节点均不能成功将消息传输至各自的目的节点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种无线能量驱动传输方法及装置，以解决现有无线能量驱动通信网络中第一类通信组和第二类通信组不能成功将消息传输至各自的目的节点的问题。技术方案如下：一种无线能量驱动传输方法，应用于无线能量驱动通信网络，所述无线能量驱动通信网络中包含中继节点和至少两个通信组，所述方法包括：从各个所述通信组中选取至少一个用于协作通信的通信对，所述通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，所述第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；针对每一个所述通信对，计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，所述节点包括所述第一源节点、所述中继节点或所述第二类通信组的第二源节点；针对每一个所述通信对，根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输。优选的，所述计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，包括：生成所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的总可达速率公式，所述总可达速率公式中包含波束成形参数以及各个传输阶段的传输时间参数；根据所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的所述总可达速率公式以及权重值，生成所述通信对的总可达速率公式；构建所述通信对的总可达速率公式对应的第一数学模型；对所述第一数学模型中的波束成形系数进行等价变量转化，得到第二数学模型；对所述第二数学模型中波束成形系数的进行变量替换，得到第三数学模型；对所述第三数学模型进行凸优化处理，得到第四数学模型；计算所述第四数学模型的全局最优解，并根据所述全局最优解获取最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间。优选的，所述根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输，包括：根据所述第一源节点的最优波束成形系数和第一传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第一定向消息信号发送至所述第一类通信组的第一目的节点，同时，将定向能量信号发送至所述中继节点；依据所述第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；基于所述中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述消息信号发送至所述第二目的节点；依据第四传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第二定向消息信号发送至所述第一目的节点。优选的，所述依据所述第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点，包括：判断所述第二源节点上是否装有一根天线；当所述第二源节点上装有一根天线时，根据第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将第一广播消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；当所述第二源节点上装有至少两根天线时，依据所述第二源节点的最优波束成形系数和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将第三定向消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点。优选的，所述基于所述中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述消息信号发送至所述第二目的节点，包括：判断所述中继节点上是否安装有一根天线；当所述中继节点上装有一根天线时，对所述消息信号进行解码得到第二广播信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述第二广播信号发送至所述第二目的节点；当所述中继节点上装有至少两根天线时，对所述消息信号进行解码得到第四定向消息信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间和所述中继节点的最优波束成形系数，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述第四定向消息信号发送至所述第二目的节点。一种无线能量驱动传输装置，包括：通信对选取模块、计算模块和控制传输模块；所述通信对选取模块，用于从各个所述通信组中选取至少一个用于协作通信的通信对，所述通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，所述第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；所述计算模块，用于针对每一个所述通信对，计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，所述节点包括所述第一源节点、所述中继节点或所述第二类通信组的第二源节点；所述控制传输模块，用于针对每一个所述通信对，根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输。优选的，所述计算模块包括：第一公式生成单元、第二公式生成单元、数学模型构建单元、等价变量转化单元、变量替换单元、凸优化单元和计算获取单元；所述第一公式生成单元，用于生成所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的总可达速率公式，所述总可达速率公式中包含波束成形参数以及各个传输阶段的传输时间参数；所述第二公式生成单元，用于根据所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的所述总可达速率公式以及权重值，生成所述通信对的总可达速率公式；所述数学模型构建单元，用于构建所述通信对的总可达速率公式对应的第一数学模型；所述等价变量转化单元，用于对所述第一数学模型中的波束成形系数进行等价变量转化，得到第二数学模型；所述变量替换单元，用于对所述第二数学模型中波束成形系数的进行变量替换，得到第三数学模型；所述凸优化单元，用于对所述第三数学模型进行凸优化处理，得到第四数学模型；所述计算获取单元，用于计算所述第四数学模型的全局最优解，并根据所述全局最优解获取最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间。优选的，所述控制传输模块包括：第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元和第四控制单元；所述第一控制单元，用于根据所述第一源节点的最优波束成形系数和第一传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第一定向消息信号发送至所述第一类通信组的第一目的节点，同时，将定向能量信号发送至所述中继节点；所述第二控制单元，用于依据所述第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；所述第三控制单元，用于基于所述中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线能量驱动传输方法，其特征在于，应用于无线能量驱动通信网络，所述无线能量驱动通信网络中包含中继节点和至少两个通信组，所述方法包括：从各个所述通信组中选取至少一个用于协作通信的通信对，所述通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，所述第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；针对每一个所述通信对，计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，所述节点包括所述第一源节点、所述中继节点或所述第二类通信组的第二源节点；针对每一个所述通信对，根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输。

【技术特征摘要】
1.一种无线能量驱动传输方法，其特征在于，应用于无线能量驱动通信网络，所述无线能量驱动通信网络中包含中继节点和至少两个通信组，所述方法包括：从各个所述通信组中选取至少一个用于协作通信的通信对，所述通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，所述第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；针对每一个所述通信对，计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，所述节点包括所述第一源节点、所述中继节点或所述第二类通信组的第二源节点；针对每一个所述通信对，根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，包括：生成所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的总可达速率公式，所述总可达速率公式中包含波束成形参数以及各个传输阶段的传输时间参数；根据所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的所述总可达速率公式以及权重值，生成所述通信对的总可达速率公式；构建所述通信对的总可达速率公式对应的第一数学模型；对所述第一数学模型中的波束成形系数进行等价变量转化，得到第二数学模型；对所述第二数学模型中波束成形系数的进行变量替换，得到第三数学模型；对所述第三数学模型进行凸优化处理，得到第四数学模型；计算所述第四数学模型的全局最优解，并根据所述全局最优解获取最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输，包括：根据所述第一源节点的最优波束成形系数和第一传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第一定向消息信号发送至所述第一类通信组的第一目的节点，同时，将定向能量信号发送至所述中继节点；依据所述第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；基于所述中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述消息信号发送至所述第二目的节点；依据第四传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第二定向消息信号发送至所述第一目的节点。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点，包括：判断所述第二源节点上是否装有一根天线；当所述第二源节点上装有一根天线时，根据第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将第一广播消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；当所述第二源节点上装有至少两根天线时，依据所述第二源节点的最优波束成形系数和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将第三定向消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述消息信号发送至所述第二目的节点，包括：判断所述中继节点上是否安装有一根天线；当所述中继节点上装有一根天线时，对所述消息信号进行解码得到第二广播信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述第二广播信号发送至所述第二目的节点；当所述中继节点上装有至少两根天线时，对所述消息信号进行解码得到第四定向消息信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间和所述中继节点的最优波束成形系数，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述第四定向消息信号发送至所述第二目的节点。6.一种无线能量驱动传输装置，其特征在于，包括：通信对选取模块、计算模块和控制传输模块；所述通信对选取模块，用于从各个所述通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张煜，熊轲，吴鹏，单葆国，贾德香，唐伟，张成龙，
申请(专利权)人：国网能源研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11