[发明专利]基于分段线性EH模型的WPC系统功率和时间的分配方法

摘要

本发明根据实际的能量获取电路的输入输出关系，提出了一个改进的非线性能量转换模型——分段线性EH模型，通过与实验数据比较，证实该分段线性EH模型比传统的线性EH模型和已有的非线性EH模型更加精确，能够更加准确的模拟实际EH电路，因此，基于该分段线性EH模型设计的功率和时间的分配方法能够避免由于模型不正确所带来的资源错配问题，从而进一步提高系统的性能；此外，与已有的非线性EH模型相比，本发明提出的分段线性EH模型复杂度更低，因此，将该分段线性EH模型应用到现有的资源分配算法中能够大大降低算法的复杂度。

主权项

1.一种基于分段线性EH模型的WPC系统功率和时间的分配方法，其特征在于，包括以下步骤：/nStep1：获得用户端的RF/DC模块的详细信息；/nStep2：分析用户端的RF/DC模块的电路，得到该电路输入输出功率的实验数据{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}；/nStep3：基站向每一个用户端分别发送训练序列；/nStep4：用户端根据接收到的训练序列得到该用户端与基站之间的信道状态；/nStep5：用户端将信道状态信息、RF/DC电路输入输出功率的实验数据{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}和用户需求通过反馈的方式发送给基站；/nStep6：基站利用已有的非线性模型对RF/DC电路输入输出功率的实验数据{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}进行模拟，该非线性模型表示如下：/n /n其中，Φ_r表示的是RF/DC电路的输出功率，P_r表示的是RF/DC电路的输入功率，Ψ_r是关于输入功率P_r的逻辑函数，是一个用于确保该非线性模型有一个0输入和0输出的常数，E_max为实际电路饱和时的输出功率，a和b都是与具体电路有关的常数；/nStep7：计算上述非线性模型的均方误差：/n /nStep8：用分段线性模型来模拟实际电路，假设该分段线性模型的分段数为K，如果K＝2，则执行Step9a，否则，执行Step9b；/nStep9a：/n首先，计算实验数据{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}中相邻两个数据之间的斜率根据这些斜率将实验数据{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}分成两段，分别为：{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_L,y_L)}和{(x_L+1,y_L+1),(x_L+2,y_L+2),...,(x_N,y_N)},1＜L＜N；/n然后，对每一段实验数据都采用线性函数进行模拟；/n最后，计算分段线性模型与实验数据{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}之间的均方误差ε₂，此后跳至Step10，其中，均方误差ε₂的计算公式如下：/n /nStep9b：/n首先，计算实验数据{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}中相邻两个数据之间的斜率根据这些斜率将实验数据分成K段，分别记为：/n /n然后，对每一段数据都采用线性函数进行模拟；/n最后，计算分段线性模型与实验数据{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_N,y_N)}之间的均方误差ε₂，此后跳至Step10，其中，均方误差ε₂的计算公式如下：/n /nStep10：比较均方误差ε₁和均方误差ε₂的大小，当ε₁≤ε₂时，执行Step11a，当ε₁＞ε₂时，执行Step11b；/nStep11a：增加分段线性模型的分段数，并重新执行Step8；/nStep11b：根据得到的分段线性模型、信道状态、用户需求及所要达到的系统性能，制定优化问题，然后采用现有的优化算法解决上述优化问题，得到最佳的功率P_t和时间τ_e分配。/n