基于动态帧传输的大规模MIMO无线能量传输方法.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CN114124180A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111197027.0H02J50/20(2016.01)(22)申请日2021.10.14(71)申请人深圳大学地址518060广东省深圳市南山区南海大道3688号(72)发明人车越岭李易燊李梁柱罗胜伍楷舜(74)专利代理机构北京市诚辉律师事务所11430代理人耿慧敏朱伟军(51)Int.Cl.H04B7/0456(2017.01)H04B7/06(2006.01)H04B7/08(2006.01)H04L5/00(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图9页(54)发明名称基于动态帧传输的大规模MIMO无线能量传输方法(57)摘要本发明公开了一种基于动态帧传输的大规模MIMO无线能量传输方法。该方法包括：基站端利用设置的分时导频帧来分时控制每根天线发送导频信号至用户端；用户端获取基站端天线到本用户端的下行信道状态信息，并将该下行信道状态信息反馈回基站端；基站端基于所述下行信道状态信息计算预编码矩阵，使用新计算的预编码矩阵将数据从用户层映射至天线端口上，并以最大化用户端的能量信号为目标进行波束成形计算。本发明提出了同步帧的重设计以及自适应调整帧结构的最大化能量传输策略，有效提高了通信网络性能。CN114124180ACN114124180A权利要求书1/2页1.一种基于动态帧传输的大规模MIMO无线能量传输方法，包括以下步骤：基站端利用设置的分时导频帧来分时控制每根天线发送导频信号至用户端；用户端获取基站端天线到本用户端的下行信道状态信息，并将该下行信道状态信息反馈回基站端；基站端基于所述下行信道状态信息计算预编码矩阵，使用新计算的预编码矩阵将数据从用户层映射至天线端口上，并以最大化用户端的能量信号为目标进行波束成形计算。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分时导频帧设置为包含N个LTE无线电子帧，每个无线电子帧包含14个OFDM符号，其中第0个OFDM符号设置为同步帧，供接收端检测该分时导频帧的起始点；第1至第Nbs个OFDM符号分别用于Nbs根天线的分时导频发送；第Nbs+1个OFDM符号为空，用于区分传输导频和传输能量；剩余的OFDM符号用于能量发送，且所发送的能量的OFDM符号内容采用PN伪随机序列随机数据生成。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基站端采用以下步骤计算预编码矩阵：获取用户端反馈的三维信道状态矩阵Nbs*Nue*Nsub，其中Nbs表示基站端的天线数量，Nue表示用户端天线数量，Nsub表示OFDM符号子载波数量，对于每个子载波j，1≤j≤Nsub，信道状态Hj是一个Nbs*Nue的矩阵；对每个信道状态矩阵Hj进行奇异值分解，获得右奇异矩阵Vj，对每个Vj取其第一列，得到维度为Nbs的列向量并将所有子载波对应的列向量组合得到维度为Nbs*Nsub的预编码矩阵W，进而基站端将该预编码矩阵W应用到要发送的信号，实现预编码过程。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述同步帧中的同步符号采用直流方波。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，接收端采用滑动窗口法检测分时导频帧的起始点，包括以下步骤：在接收端，连续接收的信号被保存在一个缓冲区中，其中缓冲区最多保存信号的采样点个数标记为Nt；对于缓冲区中接收到的一段信号a，设直流同步信号采样点大小Ns、滑动窗口大小为S，并将滑动窗口从缓冲区的尾部开始向头部逆向滑动，其中滑动窗口大小满足约束条件0＜S≤Ns；在滑动窗口逆向滑动的同时，计算窗口内的信号幅值的平均值Vk，表示为：其中，0≤k≤Nt‑Ns，k为滑动窗口所在缓冲区里的起始位置；设置浮动阈值ρ，当窗口内的采样点与窗口内的平均幅值差值不超过浮动阈值ρ时，确认定位出同步符号，表示为：s.t.i∈{0，S‑1}其中gk表示当前窗口是否为同步符号，当gk＝1时，认为当前滑动窗口所在的位置为一个帧的同步信号位置，当gk＝0时，认为窗口所在位置不是同步符号，则滑动窗口继续移动。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还设置最低平均幅值的阈值θ用于滑动窗2CN114124180A权利要求书2/2页口滑动时的剪枝，包括：当窗口内的信号幅值的平均值Vk＜θ时，不进行gk的计算；当窗口内的信号幅值的平均值Vk≥θ时，认为此滑动窗口所在的位置为同步信号，并进行gk的计算。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基站端还设置能量传输帧，该能量传输帧仅有能量符号组成。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，对于所述分时导频帧和所述能量传输帧两种类型的信号帧，根据以下步骤进行动态切换：设Nf表示在第f(f＞0)信号帧中能量符号的数量，当传输分时导频