[发明专利]一种基于无线输能的非正交多址接入通信系统

权利要求书

1.一种基于无线输能的非正交多址接入通信系统，其特征在于，包括一个多天线的能量基站，多个传感器节点和一个信息接收机，其中：

所述能量基站，用于基于能量波束成型技术向各个传感器节点传输能量；

任意一个传感器节点，用于利用接收到的能量将采集到的信息以非正交多址接入方式发送给所述信息接收机；

所述信息接收机，用于接收并解码各个传感器节点采集到的信息；

其中，所述能量基站在每个运行周期的第一时间段向各个传感器节点传输能量，各个传感器节点在每个运行周期的第二时间段利用接收到的能量将采集到的信息同时同频发送给所述信息接收机，所述第一时间段为(1-τ)T，所述第二时间段为τT，其中，T为运行周期，τ为时间分配系数；

通过以下步骤确定所述时间分配系数τ：

将预先设定的时间分配系数的第一时间范围确定为目标时间范围；

在所述目标时间范围内确定搜索步长；

根据所述搜索步长，在所述目标时间范围内获得第一值和第二值；

基于设定的吞吐量表达式函数，确定所述第一值对应的第一函数值及所述第二值对应的第二函数值；

如果所述第一函数值大于所述第二函数值，则将所述第一值确定为参考值，否则，将所述第二值确定为所述参考值；

根据所述参考值，确定误差，所述误差＝所述搜索步长/所述参考值；

如果所述误差小于预设的误差阈值，则将所述参考值确定为最优的所述时间分配系数τ；

否则，调整所述第一时间范围，将调整后的所述第一时间范围确定为所述目标时间范围，重复执行所述在所述目标时间范围内确定搜索步长的步骤；

其中，所述吞吐量表达式函数为：

P_max为所述能量基站的最大发射功率，λ₁为矩阵GG^H对应的最大特征向量，G为状态矩阵，x为自变量；

所述状态矩阵G为：

其中，g_k为所述能量基站到第k个传感器节点的第一信道状态信息，h_k为第k个传感器节点到所述信息接收机的第二信道状态信息，N₀为所述信息接收机接收到的噪声功率；

将所述第一值代入到所述吞吐量表达式函数中，计算得到第一函数值，将所述第二值代入到所述吞吐量表达式函数中，计算得到第二函数值。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述信息接收机具体用于：

将接收到的所有传感器节点采集到的信息的集合确定为目标信息集合；

在所述目标信息集合中确定目标传感器节点的信息；

将所述目标信息集合中除所述目标传感器节点的信息外的其他信息确定为干扰信息，解码所述目标传感器节点的信息；

在所述目标信息集合中去除所述目标传感器节点的信息，将剩下的信息的集合确定为目标信息集合，重复执行所述在所述目标信息集合中确定目标传感器节点的信息的步骤，直至所述目标信息集合为空。

3.根据权利要求1或2所述的通信系统，其特征在于，所述能量基站具体用于：

获取所述能量基站到每个传感器节点的第一信道状态信息和每个传感器节点到所述信息接收机的第二信道状态信息；

根据所述第一信道状态信息和所述第二信道状态信息，构建状态矩阵；

将所述状态矩阵进行奇异值分解，获得酉矩阵和对角矩阵；

提取所述酉矩阵中与所述对角矩阵中最大的奇异值对应的列向量；

根据提取到的列向量和所述能量基站的最大发射功率，确定最优的能量波束成型向量；

根据所述能量波束成型向量，确定向各个传感器节点传输的能量大小；

所述能量波束成型向量w^*为：

其中，P_max为所述能量基站的最大发射功率，v₁为所述酉矩阵中与所述对角矩阵中最大的奇异值对应的列向量。