一种无线供电通信网络中通信方法技术

技术编号:20121042 阅读:27 留言:0更新日期:2019-01-16 12:39
本发明专利技术实施例提供了一种无线供电通信网络中通信方法,方法包括:基站通过多个子载波向用户终端发射射频信号。用户终端获取射频信号中的能量。用户终端基于所获取的能量,采用正交频分复用OFDM和非正交多址接入NOMA技术,通过多个子载波向基站发射信号。可见,本发明专利技术实施例中,用户终端可以从基站发送的射频信号中提取能量,并使用提取的能量,采用OFDM‑NOMA技术发射信号。从而在解决用户终端侧的能源短缺问题基础上,提高频带利用率。

A Communication Method in Wireless Power Supply Communication Network

The embodiment of the present invention provides a communication method in a wireless power supply communication network. The method comprises that a base station transmits a radio frequency signal to a user terminal through a plurality of subcarriers. The user terminal acquires the energy in the radio frequency signal. Based on the energy acquired, the user terminal uses orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) and non-orthogonal multiple access (NOMA) technology to transmit signals to the base station through multiple subcarriers. Thus, in the embodiment of the present invention, the user terminal can extract energy from the radio frequency signal transmitted by the base station, and use the extracted energy to transmit the signal using OFDM NOMA technology. Thus, on the basis of resolving the energy shortage problem on the user terminal side, the utilization rate of frequency band is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种无线供电通信网络中通信方法
本专利技术涉及无线通信
,特别是涉及一种无线供电通信网络中通信方法。
技术介绍
无线供电通信网络中,基站向用户终端发送射频信号,用户终端可以从射频信号中收集能量,并用于自身工作与信息传输,从而解决了设备侧的能量短缺、频繁更换电池等问题,可以适用于物联网技术。然而,传统的无线供电通信网络中,仅仅采用OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,正交频分复用)技术作为上行链路无线信息传输方案。这种方案中,无线供电通信网络仅允许每个子载波上接入单个用户终端,导致频带利用率较低,无法满足未来物联网网络中大规模接入用户终端的需求。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种无线供电通信网络中通信方法,在解决用户终端侧的能源短缺问题基础上,提高频带利用率。具体技术方案如下:为了解决上述问题,本专利技术实施例提供了一种无线供电通信网络中通信方法,方法包括:基站通过多个子载波向用户终端发射射频信号;用户终端获取所述射频信号中的能量;用户终端基于所获取的能量,采用正交频分复用OFDM和非正交多址接入NOMA技术,通过所述多个子载波向所述基站发射信号。可选的,所述用户终端向所述基站发射的信号的总吞吐量为:C6:0≤τ≤1,其中,τ为每个时隙中所述基站发射射频信号的传能时长,PnD为所述基站向所述用户终端发射射频信号的下行功率,Pn,iU为所述用户终端向所述基站发射信号的上行功率,表示用户终端i和子载波n的分配结果,其中,表示子载波n被分配给了用户终端i,表示子载波n未被分配给用户终端i,K为用户终端的总个数,N为子载波的总个数,ρn,i表示用户终端i在子载波n上的载波增益,ρn,j表示用户终端j在子载波n上的载波增益,Kmax表示每个子载波能够分配的用户终端的最大数目,NUB表示每个用户终端能够分配的子载波的最大数目,ηi表示能量转化效率,hn,i表示信道增益。可选的,所述方法还包括:根据所述传能时长、所述下行功率、所述上行功率,基于匹配理论,优化子载波分配结果。可选的,所述方法还包括:根据子载波分配结果、所述下行功率、所述传能时长,按照迭代注水算法,优化所述上行功率。可选的,所述方法还包括:根据子载波分配结果、所述传能时长、所述上行功率,按照投影子梯度法,优化所述下行功率。可选的,所述方法还包括:根据子载波分配结果、所述上行功率、所述下行功率,按照一维搜索算法,优化所述传能时长。可选的,所述根据所述传能时长、所述下行功率、所述上行功率,基于匹配理论,优化子载波分配结果的步骤,包括:基于如下公式优化子载波分配结果:可选的,所述根据子载波分配结果、所述下行功率、所述传能时长,按照迭代注水算法,优化所述上行功率的步骤,包括:基于如下公式优化所述上行功率:可选的,所述根据子载波分配结果、所述传能时长、所述上行功率,按照投影子梯度法,优化所述下行功率的步骤,包括:基于如下公式优化所述下行功率:可选的,所述根据子载波分配结果、所述上行功率、所述下行功率,按照一维搜索算法,优化所述传能时长的步骤,包括:基于如下公式优化所述传能时长:可见,应用本专利技术实施例提供的无线供电通信网络中通信方法,用户终端可以从基站发送的射频信号中提取能量,并使用提取的能量,采用OFDM-NOMA技术发射信号。从而在解决用户终端侧的能源短缺问题基础上,提高频带利用率。当然,实施本专利技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,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的附图。图1为本专利技术实施例提供的无线供电通信网络的系统场景示意图;图2为本专利技术实施例提供的无线供电通信网络中通信方法的一种流程图;图3为本专利技术实施例提供的基站传能和用户终端传信号的一种示意图;图4为本专利技术实施例提供的子载波分配的一种流程示意图;图5为本专利技术实施例提供的使用黄金分割搜索算法优化传能时长的一种流程示意图;图6为本专利技术实施例提供的使用交替迭代法优化上行功率和下行功率的一种流程示意图;图7为本专利技术实施例提供的使用迭代注水法优化上行功率的一种流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。为了便于理解,下面先对本专利技术的应用场景进行介绍。参见图1,本专利技术应用于无线供电通信网络,该无线供电通信网络包括一个基站HAP和多个用户终端User,基站和用户终端均配备有天线设备。基站通过多个子载波向用户终端发射射频信号,用户终端提取射频信号中的能量,并基于提取的能量向基站发送信息,从而不需要用户终端配备能源设备。下面结合附图,对本专利技术实施例提供的无线供电通信网络中通信方法进行说明,参见图2,图2为本专利技术实施例提供的无线供电通信网络中通信方法的一种流程图,包括以下步骤:步骤S201:基站通过多个子载波向用户终端发射射频信号。本专利技术实施例中,由于考虑了OFDM技术,总带宽可以被N个子载波等分。基站可以通过每个子载波向用户终端发射射频信号,该过程称为下行传能。在每个时隙中,下行传能的时长称为传能时长。步骤S202:用户终端获取所述射频信号中的能量。在该步骤中,用户终端在接收到射频信号后,可以提取出射频信号中的能量,提取能量的过程可以根据现有技术进行,在此不赘述。步骤S203:用户终端基于所获取的能量,采用OFDM-NOMA技术,通过所述多个子载波向所述基站发射信号。本专利技术实施例中,用户终端可以使用获取的能量来发射信号,为了提高频带利用率,用户终端向基站发射信号时,可以采用OFDM-NOMA技术。可见,本专利技术实施例中,用户终端可以从基站发送的射频信号中提取能量,并使用提取的能量,采用OFDM-NOMA技术发射信号。从而在解决用户终端侧的能源短缺问题基础上,提高频带利用率。本专利技术实施例中,每个时隙可以分为下行传能时长和上行传信号的时长。为了便于理解,可以设定每个时隙时长为1,下行传能时长为τ,则上行传信号时长即为1-τ。可以参见图3。作为一个示例,前τ(0≤τ≤1)时间段内,基站通过子载波以发射功率向所有用户广播无线能量信号则用户i的接收信号表示为其中gn,i为用户i在下行链路的子载波n上的信道系数,表示子载波n上基站与用户i之间的循环对称复高斯分布噪声。用户从接收到的能量信号中获取的能量可以表示为其中0≤ηi≤1代表能量转换效率。在每个时隙的上行传信号时间段内,用户终端采用OFDM-NOMA方案,通过子载波同时向基站传输信息。为了表示子载波分配的结果,可以引入矩阵其中二进制数表示子载波n是否匹配用户终端i,例如,时用户终端i在子载波n上发送信息;时用户i在子载波n上不发送信息。可见,Φ即可表示子载波分配结果。在接收端,基站通过连续干扰消除技术解码用户的信号,由于用户终端i的信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线供电通信网络中通信方法,其特征在于,所述方法包括:基站通过多个子载波向用户终端发射射频信号;用户终端获取所述射频信号中的能量;用户终端基于所获取的能量,采用正交频分复用OFDM和非正交多址接入NOMA技术,通过所述多个子载波向所述基站发射信号。

【技术特征摘要】
1.一种无线供电通信网络中通信方法,其特征在于,所述方法包括:基站通过多个子载波向用户终端发射射频信号;用户终端获取所述射频信号中的能量;用户终端基于所获取的能量,采用正交频分复用OFDM和非正交多址接入NOMA技术,通过所述多个子载波向所述基站发射信号。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用户终端向所述基站发射的信号的总吞吐量为:C6:0≤τ≤1,其中,τ为每个时隙中所述基站发射射频信号的传能时长,PnD为所述基站向所述用户终端发射射频信号的下行功率,Pn,iU为所述用户终端向所述基站发射信号的上行功率,表示用户终端i和子载波n的分配结果,其中,表示子载波n匹配用户终端i,表示子载波n未匹配用户终端i,K为用户终端的总个数,N为子载波的总个数,ρn,i表示用户终端i在子载波n上的载波增益,ρn,j表示用户终端j在子载波n上的载波增益,Kmax表示每个子载波能够分配的用户终端的最大数目,NUB表示每个用户终端能够分配的子载波的最大数目,ηi表示能量转化效率,hn,i表示信道增益。3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:根据所述传能时长、所述下行功率、所述上行功率,基于匹配理论,优化子载波分配结果。4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述方法还...

【专利技术属性】
技术研发人员:许文俊张婧茹唐霁霁陈巍温志刚林家儒
申请(专利权)人:北京邮电大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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