应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109617258A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201811472839.X(22)申请日2018.12.04(71)申请人中国科学院深圳先进技术研究院地址518055广东省深圳市南山区西丽大学城学苑大道1068号(72)发明人刘竞升王晓东(74)专利代理机构北京市诚辉律师事务所11430代理人范盈(51)Int.Cl.H02J50/20(2016.01)H02J50/40(2016.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统及方法(57)摘要本发明涉及无线能量传输技术领域，特别涉及一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统及方法。该系统包括发射端和能量接收器；所述发射端发出射频信号，能量接收器接收发射端发出的射频信号；发射端包括N个发射端模块，其中，N为正整数；每个发射端模块包括一个MCU和一个射频前端，每个射频前端连接一个发射天线。本发明一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统，避免了信道估计中的复杂运算。本发明一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统的工作方法，通过循环迭代(Iteration)产生一个最佳的波束成形参数，应用到射频无线能量传输系统上从而得到增大射频接收端所接收到的能量，操作过程简单。CN109617258ACN109617258A权利要求书1/2页1.一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统，其特征在于：包括发射端和能量接收器；所述发射端发出射频信号，能量接收器接收发射端发出的射频信号；发射端包括N个发射端模块，其中，N为正整数；每个发射端模块包括一个MCU和一个射频前端，每个射频前端连接一个发射天线。2.根据权利要求1所述的一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统，其特征在于：所述MCU为现场可编程门阵列FPGA。3.根据权利要求2所述的一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统，其特征在于：所述射频前端为射频天线。4.一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：1)每个MCU产生一个随机权重值winit作为起始值；2)每个发射天线会把相应的随机权重值winit加到自己的发射信号上，并对外发出一个经过权重调整后的、具有固定幅度和频率的连续波；3)能量接收器测量接收连续波的功率，并以RSSI的形式把接收到的能量的信息反馈至发射端中的MCU；4)利用盲自适应波束成形算法对波束成形中的权重w进行优化来获取信道特征：MCU对多个RSSI进行比较后选取最佳权重，再用所述最佳权重作为基准，产生多个新的权重，这些权重值在经过有限次重复循环后得到提炼，从而得到最佳的权重值，即能实现波束成型的权重值。5.根据权利要求4所述的一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统的工作方法，其特征在于：步骤4)中，具体为4.1)初始化i＝0和其中，N表示N维；4.2)判断条件是否成立，若成立，则执行第3步，若不成立，则结束该算法；4.3)i＝i+1,随机产生k个N维的扰动向量pk～lN(0,I),k＝1,...,K；4.4)在产生K个N维扰动向量之后，产生K个权重向量：其中，β是扰动因子；4.5)对于k＝1～K,根据下列公式计算在接收端上的RSSI值：并把K个RSSI值全部传到发射端上4.6)比较并找出第五步得出的K个RSSI值中的最大RSSI值，并记录下来作为下一次循2CN109617258A权利要求书2/2页环的数据：4.7)执行第二步。3CN109617258A说明书1/5页应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统及方法技术领域[0001]本发明涉及无线能量传输技术领域，特别涉及一种应用盲自适应波束成形算法的射频能量收集系统及方法。背景技术[0002]现有的无线能量传输技术主要有两大类型：非辐射近场耦合和远场射频辐射传输。非辐射近场耦合技术传输能量的距离比较短，不适用于物联网场景的应用。因此，我们把注意力集中到远场射频充电上。远场射频充电主要分为两种类型：非定向射频和定向波束成形射频。[0003]现有的技术中，有人尝试探究利用非定向射频来实现能量传输，同时也有学者尝试利用环境电磁波去对设备充电，例如蜂窝信号和Wifi。但是这些方案都无法解决一个重要的问题：远场的传输效率损耗1/d2。[0004]在远场射频应用中，一个克服自由空间损耗(freespacepathloss)的方法是定向波束成形(Directivebeamforming)。从概念上看，定向波束成形控制了每个发射天线的发射信号的幅度和相位，使得发射信号到达接收端的时候，能够在接收端上有效地叠加。这样一来，接收天线接收到的信号便能增强。波束