[发明专利]一种优化能量传输与通信的方法、系统和电子设备

权利要求书

1.一种优化能量传输与通信的方法，其特征在于，包括：

任一区群中的任一基站根据该基站对应的能量站所发送的能量信号捕获能量，生成第一反馈信号，并将所述第一反馈信号分别发送至该基站对应的能量站和该区群中的网络枢纽控制器，所述第一反馈信号包括该基站接收的能量的幅度、该基站与其对应的能量站之间的信道状态；

该基站根据该区群中的多个目标用户所发送的上行信号和上行导频训练序列进行信道估计，得到多个大规模衰落因子，再结合每个目标用户与该基站的相对位置，得到一个大规模衰落矩阵，生成第二反馈信号，并将所述第二反馈信号发送至该区群中的网络枢纽控制器，所述第二反馈信号包括该基站得到的大规模衰落矩阵、该基站分别与每个目标用户之间的信道状态；

该区群中的网络枢纽控制器根据所述第二反馈信号，整合该区群中所有基站得到的大规模衰落矩阵，得到干扰抑制预编码矩阵并发送至该区群中的每个能量站；整合该区群中所有基站分别与每个目标用户之间的信道状态并发送至该区群中的每个基站；

每个能量站根据接收的所述干扰抑制预编码矩阵，调整待发送能量信号的发送幅度与方向，并根据调整后的发送幅度与方向发送待发送能量信号；每个基站根据接收的所述该区群中所有基站分别与每个目标用户之间的信道状态，将目标信息发送至目标用户；

该区群中的该基站获取大规模衰落矩阵的过程，包括：

选择该区群中的第j个基站，根据该区群中第l个小区中的第k个目标用户所发送的上行信号和上行导频训练序列进行信道估计，利用第一公式计算该目标用户对应的大规模衰落因子

利用第二公式计算大规模衰落矩阵β^k；

其中，第一公式为：

为所述第j个基站与所述第l个小区中的第k个目标用户之间的信道距离因子；ψ_n为噪声因子；l∈[1,L]，j∈[1,L]，L为该区群中的总小区数量，且每个小区配备有一个基站；k∈(1,K)，K为所选择的小区中的总目标用户数量；

第二公式为：

该区群中的网络枢纽控制器得到干扰抑制预编码矩阵的过程，包括：

利用第三公式计算干扰抑制预编码矩阵W^k；

其中，第三公式为：

且

γ_A为引入的用于保持功率限制的归一化因子；ρ_r为所述第k个目标用户向该区群中的该基站发送消息的发送功率；为所述第j个基站，根据该区群中的第s个小区中的第k个目标用户发送的上行信号和上行导频训练序列进行信道估计得到的大规模衰落因子；为该区群中第j个基站，根据该区群中的第j个小区中的第k个目标用户发送的上行信号和上行导频训练序列进行信道估计得到的大规模衰落因子；τ为TDD协议中负责导频训练的OFDM符号数目；s∈[1,L]、j∈[1,L]且s≠j；

该区群中的该基站捕获能量的过程，包括：

利用第四公式计算该区群中的该基站所捕获的能量E_BS；

其中，第四公式为：且||H₀||²＝M_p×M、

H_PB为该区群中的该基站与其对应的能量站之间的信道；t为该区群中的该基站对应的能量站开始发送能量信号至结束发送能量信号的时隙长且tT；T为预设的工作时隙长；Δ为莱斯因子；H_ω为小规模衰落信道矩阵且满足所述小规模衰落信道矩阵中的每个元素均为独立同分布的循环对称复高斯随机变量且分布均为CN(0，1)；H₀为满秩的均值矩阵且满足M_p为该基站对应的能量站配备的发送天线数量，M为该基站配备的天线数量；η为该基站捕获的能量信号与该基站对应的能量站所发送的能量信号的比值；Y_BS为该基站接收的能量信号；S为该基站对应的能量站发送的能量信号；N_s为该基站与其对应的能量站之间的信道噪声；为路径损耗归一化因子；ρ_p为该区群中的该基站对应的能量站的发送功率；d_PB为该区群中的该基站与其对应的能量站之间的距离；χ为大尺度路径损耗指数；

还包括：

任一区群中的任一基站得到与每个目标用户之间的下行信道的信干噪比和传输速率，并发送至该区群中的网络枢纽控制器；

该区群中的网络枢纽控制器接收每个基站所分别上传的信干噪比和传输速率后，整合该区群中所有基站分别与每个目标用户之间的下行信道的信干噪比，整合该区群中所有基站分别与每个目标用户之间的下行信道的传输速率，并将整合后的信干噪比和传输速率发送至每个能量站；

所述每个能量站根据接收的所述干扰抑制预编码矩阵，调整待发送能量信号的发送幅度与方向，并根据调整后的发送幅度与方向发送待发送能量信号，包括：每个能量站根据接收的所述干扰抑制预编码矩阵、整合后的信干噪比和传输速率，利用波束赋形计算最佳传输天线，利用所述最佳传输天线调整待发送能量信号的发送幅度与方向，并根据调整后的所述发送幅度与方向发送待发送能量信号；

任一区群中的任一基站得到与每个目标用户之间的下行信道的信干噪比和传输速率的过程，包括：

选择该区群中的第l个小区，利用第五公式计算该小区对应的基站与该小区中的第k个目标用户之间的下行信道的信干噪比利用第六公式计算该小区对应的基站与该小区中的第k个目标用户之间的下行信道的传输速率

其中，第五公式为：第六公式为：

且

ρ_f为该区群中所有基站的总发送功率且ρ_BS为该区群中任一基站发送信号的总功率且ρ_BS＝E_BS/θ＝E_BS/(1-t)T、θ＝(1-t)T。