一种无线能量驱动传输方法及装置与流程

本发明涉及功率控制技术领域，更具体地说，涉及一种无线能量驱动传输方法及装置。

背景技术：

无线能量驱动通信网络(Wireless Powered Communication Networks，WPCN)是将传统的无线网络中相互独立的无线信息传输技术和无线能量传输系统融合起来的通信系统，用以实现能量与消息的混合传输。

在无线能量驱动通信网络中存在多个由源节点与目的节点构成的通信组，并且，各个通信组是独立通信的。根据通信组中源节点的能量与信道的状态，可将通信组分为能量能满足将消息发送至目的节点的需求但是无授权信道的第一类通信组，以及，源节点有授权信道但是能量不能满足将消息发送至目的节点需求的第二类通信组。但是，上述两类通信组中的源节点均不能成功将消息传输至各自的目的节点。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种无线能量驱动传输方法及装置，以解决现有无线能量驱动通信网络中第一类通信组和第二类通信组不能成功将消息传输至各自的目的节点的问题。技术方案如下：

一种无线能量驱动传输方法，应用于无线能量驱动通信网络，所述无线能量驱动通信网络中包含中继节点和至少两个通信组，所述方法包括：

从各个所述通信组中选取至少一个用于协作通信的通信对，所述通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，所述第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；

针对每一个所述通信对，计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，所述节点包括所述第一源节点、所述中继节点或所述第二类通信组的第二源节点；

针对每一个所述通信对，根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输。

优选的，所述计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，包括：

生成所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的总可达速率公式，所述总可达速率公式中包含波束成形参数以及各个传输阶段的传输时间参数；

根据所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的所述总可达速率公式以及权重值，生成所述通信对的总可达速率公式；

构建所述通信对的总可达速率公式对应的第一数学模型；

对所述第一数学模型中的波束成形系数进行等价变量转化，得到第二数学模型；

对所述第二数学模型中波束成形系数的进行变量替换，得到第三数学模型；

对所述第三数学模型进行凸优化处理，得到第四数学模型；

计算所述第四数学模型的全局最优解，并根据所述全局最优解获取最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间。

优选的，所述根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输，包括：

根据所述第一源节点的最优波束成形系数和第一传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第一定向消息信号发送至所述第一类通信组的第一目的节点，同时，将定向能量信号发送至所述中继节点；

依据所述第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；

基于所述中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述消息信号发送至所述第二目的节点；

依据第四传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第二定向消息信号发送至所述第一目的节点。

优选的，所述依据所述第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点，包括：

判断所述第二源节点上是否装有一根天线；

当所述第二源节点上装有一根天线时，根据第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将第一广播消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；

当所述第二源节点上装有至少两根天线时，依据所述第二源节点的最优波束成形系数和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将第三定向消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点。

优选的，所述基于所述中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述消息信号发送至所述第二目的节点，包括：

判断所述中继节点上是否安装有一根天线；

当所述中继节点上装有一根天线时，对所述消息信号进行解码得到第二广播信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述第二广播信号发送至所述第二目的节点；

当所述中继节点上装有至少两根天线时，对所述消息信号进行解码得到第四定向消息信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间和所述中继节点的最优波束成形系数，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述第四定向消息信号发送至所述第二目的节点。

一种无线能量驱动传输装置，包括：通信对选取模块、计算模块和控制传输模块；

所述通信对选取模块，用于从各个所述通信组中选取至少一个用于协作通信的通信对，所述通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，所述第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；

所述计算模块，用于针对每一个所述通信对，计算所述通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，所述节点包括所述第一源节点、所述中继节点或所述第二类通信组的第二源节点；

所述控制传输模块，用于针对每一个所述通信对，根据对应的各个所述最优波束成形系数以及各个所述最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输。

优选的，所述计算模块包括：第一公式生成单元、第二公式生成单元、数学模型构建单元、等价变量转化单元、变量替换单元、凸优化单元和计算获取单元；

所述第一公式生成单元，用于生成所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的总可达速率公式，所述总可达速率公式中包含波束成形参数以及各个传输阶段的传输时间参数；

所述第二公式生成单元，用于根据所述第一类通信组和所述第二类通信组各自对应的所述总可达速率公式以及权重值，生成所述通信对的总可达速率公式；

所述数学模型构建单元，用于构建所述通信对的总可达速率公式对应的第一数学模型；

所述等价变量转化单元，用于对所述第一数学模型中的波束成形系数进行等价变量转化，得到第二数学模型；

所述变量替换单元，用于对所述第二数学模型中波束成形系数的进行变量替换，得到第三数学模型；

所述凸优化单元，用于对所述第三数学模型进行凸优化处理，得到第四数学模型；

所述计算获取单元，用于计算所述第四数学模型的全局最优解，并根据所述全局最优解获取最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间。

优选的，所述控制传输模块包括：第一控制单元、第二控制单元、第三控制单元和第四控制单元；

所述第一控制单元，用于根据所述第一源节点的最优波束成形系数和第一传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第一定向消息信号发送至所述第一类通信组的第一目的节点，同时，将定向能量信号发送至所述中继节点；

所述第二控制单元，用于依据所述第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；

所述第三控制单元，用于基于所述中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述消息信号发送至所述第二目的节点；

所述第四控制单元，用于依据第四传输阶段的最优传输时间，控制所述第一源节点将第二定向消息信号发送至所述第一目的节点。

优选的，所述第二控制单元包括：第一判断子单元、第一控制子单元和第二控制子单元；

所述第一判断子单元，用于判断所述第二源节点上是否装有一根天线；

所述第一控制子单元，用于当所述第二源节点上装有一根天线时，根据第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将第一广播消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点；

所述第二控制子单元，用于当所述第二源节点上装有至少两根天线时，依据所述第二源节点的最优波束成形系数和第二传输阶段的最优传输时间，控制所述第二源节点将第三定向消息信号发送至所述第二类通信组的第二目的节点和所述中继节点。

优选的，所述第三控制单元包括：第二判断子单元、第三控制子单元和第四控制子单元；

所述第二判断子单元，用于判断所述中继节点上是否安装有一根天线；

所述第三控制子单元，用于当所述中继节点上装有一根天线时，对所述消息信号进行解码得到第二广播信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述第二广播信号发送至所述第二目的节点；

所述第四控制子单元，用于当所述中继节点上装有至少两根天线时，对所述消息信号进行解码得到第四定向消息信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间和所述中继节点的最优波束成形系数，控制所述中继节点利用所述定向能量信号将所述第四定向消息信号发送至所述第二目的节点。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

以上本发明提供的一种无线能量驱动传输方法及装置，该方法应用于无线能量驱动通信网络，无线能量驱动通信网络中包含中继节点和至少两个通信组，通过计算选取的各个通信对对应的各个最优波束成形系数和在各个传输阶段的最优传输时间，控制通信对中各个源节点和中继节点完成能量与信息的混合传输。

基于上述本发明公开的方法，实现了通信对中各个源节点成功将消息传输至各自的目的节点，并且，由于按照最优波束成形系数和最优传输时间进行传输，因此达到最大加权和速率通信。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一公开的一种无线能量驱动传输方法流程图；

图2为本发明实施例二公开的一种无线能量驱动传输方法部分流程图；

图3为本发明实施例二公开的另一种无线能量驱动传输方法部分流程图；

图4为本发明实施例二公开的另一种无线能量驱动传输方法部分流程图；

图5为本发明实施例二公开的另一种无线能量驱动传输方法部分流程图；

图6为本发明实施例三公开的一种无线能量驱动传输方法装置结构示意图；

图7为本发明实施例四公开的一种无线能量驱动传输方法装置部分结构示意图；

图8为本发明实施例四公开的另一种无线能量驱动传输方法装置部分结构示意图；

图9为本发明实施例四公开的另一种无线能量驱动传输方法装置部分结构示意图；

图10为本发明实施例四公开的另一种无线能量驱动传输方法装置部分结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本发明实施例一公开了一种无线能量驱动传输方法，该方法应用于无线能量驱动通信网络，无线能量驱动通信网络中包含中继节点和至少两个通信组，方法包括：

S101，从各个通信组中选取至少一个用于协作通信的通信对，通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；

在执行步骤S101的过程中，无线能量驱动通信网络中存在多个通信组，从所有的通信组中选取第一类通信组和第二类通信组，并且，选取的第一类通信组中第一源节点上装有的天线为至少两根，这就保证了能量传输效率。

S102，针对每一个通信对，计算通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，节点包括第一源节点、中继节点或第二类通信组的第二源节点；

在执行步骤S102的过程中，由于第一类通信组中第一源节点上装有的天线为至少两根，因此，第一源节点对应着一个最优波束成形系数；但是，由于中继节点或者第二类通信组的第二源节点上装有的天线可能为一根或者至少两根，所以可根据实际情况计算装有至少两根天线的中继节点和第二源节点的最优波束成形系数，并且，传输阶段可设置为四个，因此，可计算通信对在四个传输阶段的四个最优传输时间。

S103，针对每一个通信对，根据对应的各个最优波束成形系数以及各个最优传输时间控制通信对进行能量与消息的混合传输。

本发明实施例公开的一种无线能量驱动传输方法，通过计算选取的各个通信对对应的各个最优波束成形系数和在各个传输阶段的最优传输时间，控制通信对中各个源节点和中继节点完成能量与信息的混合传输。基于上述本发明公开的方法，实现了通信对中各个源节点成功将消息传输至各自的目的节点，并且，由于按照最优波束成形系数和最优传输时间进行传输，因此达到最大加权和速率通信。

实施例二

结合上述本发明实施例一提供的一种无线能量驱动传输方法，如图1所示的步骤S102中计算通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间的具体执行过程，如图2所示，包括如下步骤：

S201，生成第一类通信组和第二类通信组各自对应的总可达速率公式，总可达速率公式中包含波束成形参数以及各个传输阶段的传输时间参数；

在执行步骤S201的过程中，假设第一源节点装有三根天线，第二源节点和中继节点均装有一根天线，通信信道为块衰落信道；并且，信道参数在块衰落周期T内保持不变，每个块衰落周期T的信道参数服从瑞利分布，块衰落周期T被分为4个传输阶段，并且将对应的四个传输时间参数定义为τ₁,τ₂,τ₃,τ₄，h_ij(k)为第k个块衰落周期内节点i与节点j之间的信道参数，是第k个块衰落周期内的加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise，AWGN)，d_ij是节点i与节点j之间的距离，κ是路径损耗指数因子；

为表述方便，将块衰落周期T归一化，则τ_i≥0，并为传输时间参数分配向量则有：

其中，1表示元素为1的列向量；

根据第一传输阶段第一源节点向中继节点和第一目的节点发送的信号以及第四传输阶段第一源节点向第一目的节点发送的信号，可根据如下公式(2)生成第一类通信组对应的总可达速率

其中，τ₁和τ₄分别为第一传输阶段的传输时间以及第四传输阶段的传输时间，w为能量波束成形向量，为第一源节点的传输功率，并且，波束成形参数向量并且w满足如下条件：

根据第二传输阶段第二源节点向中继节点和第二目的节点发送的信号以及第四传输阶段中继节点向第二目的节点发送的信号，可根据如下公式(4)生成第二类通信组对应的总可达速率

其中，τ₂和τ₃分别为第二传输阶段的传输时间以及第三传输阶段的传输时间，为第二源节点的传输功率，P_R为中继节点的传输功率，并且，

另外，中继节点接收的能量τ₃P_R满足如下条件：

其中，能量转化系数η∈(0,1]，

S202，根据第一类通信组和第二类通信组各自对应的总可达速率公式以及权重值，生成通信对的总可达速率公式；

结合步骤S201执行过程中得到的第一类通信组对应的总可达速率和第二类通信组对应的总可达速率生成通信对的总可达速率R_wsum：

其中，α₁为第一类通信组对应的总可达速率对应的权重值，α₂为第二类通信组对应的总可达速率对应的权重值。

S203，构建通信对的总可达速率公式对应的第一数学模型；

在执行步骤S203的过程中，假设通信组i的目标速率为权重为α_i，

则该通信组应在满足如下条件的基础上达到加权和速率最大化：

因此，通信对的总可达速率可建模为：

S204，对第一数学模型中的波束成形系数进行等价变量转化，得到第二数学模型；

在执行步骤S204的过程中，由于公式(2)和公式(4)是关于τ，w是非线性的，因此是非凸的；公式(3)和公式(7)关于τ，w也是非凸的，因此第一数学模型P₁不是凸问题，不能用现有求解工具直接求解。

并且，w总是以二次项的形式出现在公式(2)、公式(3)和公式(5)中，因此，定义变量则上述公式(2)、公式(3)和公式(5)进行等价变量转化后可重新表示为：

另外，为确保W与w能一一对应，W必须满足如下条件：

rank(W)＝1 (12)

根据公式(11)和公式(12)所示出的约束条件，可将第一数学模型P₁可等价转化为第二数学模型P₂：

S205，对第二数学模型中波束成形系数的进行变量替换，得到第三数学模型；

在执行步骤S205的过程中，由于第二数学模型P₂关于τ，w依然不是凸的，但是，如果去掉约束公式(12)，给定τ时P₂关于W是凸的，同样给定W时P₂关于τ是凸的。因此，当去掉约束公式(12)时，第二数学模型P₂可通过传统的选择迭代求解方法解出最优值，但是，去掉约束公式(20)后无法保证所得最优解为全局最优解；

因此，为保证获得第二数学模型P₂的全局最优解，对第二数学模型P₂中波束成形系数的进行变量替换，首选定义矩阵变量V＝τ₁W，根据公式(11)和公式(12)，则有：

rank(V)＝1 (14)

通过将矩阵变量V代入公式(8)和公式(9)中，可得：

其次，令φ₁＝τ₃P_R，则根据公式(4)和公式(10)可得：

通过上述变量替换，第二数学模型P₂可等价转化为第三数学模型P₃：

S206，对第三数学模型进行凸优化处理，得到第四数学模型；

在执行步骤S206的过程中，第三数学模型P₃的目标函数为凹函数，除约束公式(14)外所有的约束公式均为凸集合，所以如果不考虑约束公式(14)可以通过Semi-definite Relaxation(SDR)对第三数学模型P₃进行凸优化处理，得到第四数学模型P₄：

S207，计算第四数学模型的全局最优解，并根据所述全局最优解获取最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间；

在执行步骤S207的过程中，由于第四数学模型P₄是标准的凸优化问题，其最优解可通过现有求解工具直接求解；并且，只有当rank(V^*)＝1时，P₄的最优解才是全局最优解，因此，可以从理论上推导证明，P₄总是存在一个满足rank(V^*)＝1的最优解通过可以容易的得到原第一数学模型P₁的全局最优解[τ^*,w^*]。

本发明实施例公开的一种无线能量驱动传输方法，通过计算选取的各个通信对对应的各个最优波束成形系数和在各个传输阶段的最优传输时间，控制通信对中各个源节点和中继节点完成能量与信息的混合传输。基于上述本发明公开的方法，实现了通信对中各个源节点成功将消息传输至各自的目的节点，并且，由于按照最优波束成形系数和最优传输时间进行传输，因此达到最大加权和速率通信。

结合上述本发明实施例一提供的一种无线能量驱动传输方法，如图1所示的步骤S103中根据对应的各个最优波束成形系数以及各个最优传输时间控制所述通信对进行能量与消息的混合传输的具体执行过程，如图3所示，包括如下步骤：

S301，根据第一源节点的最优波束成形系数和第一传输阶段的最优传输时间，控制第一源节点将第一定向消息信号发送至第一类通信组的第一目的节点，同时，将定向能量信号发送至中继节点；

在执行步骤S301的过程中，假设第一源节点装有三根天线，第二源节点和中继节点均装有一根天线，通信信道为块衰落信道；并且，信道参数在块衰落周期T内保持不变，每个块衰落周期T的信道参数服从瑞利分布，块衰落周期T被分为4个传输阶段τ₁,τ₂,τ₃,τ₄，h_ij(k)为第k个块衰落周期内节点i与节点j之间的信道参数，是第k个块衰落周期内的加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise，AWGN)，d_ij是节点i与节点j之间的距离，κ是路径损耗指数因子；

为表述方便，将块衰落周期T归一化，则τ_i≥0，并为传输时间参数分配向量则有：其中，1为元素为1的列向量；

在第一传输阶段，控制第一源节点将第一定向消息信号发送至第一类通信组的第一目的节点，将定向能量信号发送至中继节点，则，

第一目的节点收到的第一定向消息信号为：

中继节点接收到的定向能量信号为：

其中，波束成形参数向量为第一源节点传输的单位能量信号，并且，

S302，依据第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制第二源节点将消息信号发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点；

具体的，步骤S302中依据第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制第二源节点将消息信号发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点的具体执行过程，如图4所示，包括如下步骤：

S401，判断第二源节点上是否装有一根天线；

S402，当第二源节点上装有一根天线时，根据第二传输阶段的最优传输时间，控制第二源节点将第一广播消息信号发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点；

在执行步骤S402的过程中，在第二传输阶段，控制第二源节点将第一广播消息信号同时发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点，则，

第二目的节点收到的第一广播消息信号为：

中继节点收到的第一广播消息信号为：

其中，为第二源节点的传输功率，为第二源节点传输的单位能量信号，并且，

S403，当第二源节点上装有至少两根天线时，依据第二源节点的最优波束成形系数和第二传输阶段的最优传输时间，控制第二源节点将第三定向消息信号发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点；

在执行步骤S403的过程中，在第二传输阶段，控制第二源节点将第三定向消息信号同时发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点，则，

第二目的节点收到的第三定向消息信号为：

中继节点收到的第三定向消息信号为：

其中，波束成形参数向量为第二源节点传输的单位能量信号，并且，

S303，基于中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制中继节点利用定向能量信号将消息信号发送至第二目的节点；

在执行步骤S303的过程中，基于中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制中继节点利用定向能量信号中收集的能量将消息信号发送至第二目的节点；

具体的，步骤S303中基于中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制中继节点利用定向能量信号将消息信号发送至第二目的节点的具体执行过程，如图5所示，包括如下步骤：

S501，判断中继节点上是否安装有一根天线；

S502，当中继节点上装有一根天线时，对消息信号进行解码得到第二广播信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间，控制中继节点利用定向能量信号将第二广播信号发送至第二目的节点；

在执行步骤S502的过程中，在第三传输阶段，控制中继节点利用定向能量信号将第二广播信号发送至第二目的节点，则，

第二目的节点接收到的第二广播信号为：

其中，P_R为中继节点的传输功率，x_R(k)为中继节点传输的单位能量信号，并且，|x_R(k)|²＝1。

S503，当中继节点上装有至少两根天线时，对消息信号进行解码得到第四定向消息信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间和中继节点的最优波束成形系数，控制中继节点利用定向能量信号将第四定向消息信号发送至第二目的节点；

在执行步骤S503的过程中，在第三传输阶段，控制中继节点利用定向能量信号将第四定向消息信号发送至第二目的节点，则，

第二目的节点接收到的第四定向消息信号为：

其中，波束成形参数向量x_R(k)为中继节点传输的单位能量信号，并且，|x_R(k)|²＝1。

S304，依据第四传输阶段的最优传输时间，控制第一源节点将第二定向消息信号发送至第一目的节点。

本发明实施例公开的一种无线能量驱动传输方法，通过计算选取的各个通信对对应的各个最优波束成形系数和在各个传输阶段的最优传输时间，控制通信对中各个源节点和中继节点完成能量与信息的混合传输。基于上述本发明公开的方法，实现了通信对中各个源节点成功将消息传输至各自的目的节点，并且，由于按照最优波束成形系数和最优传输时间进行传输，因此达到最大加权和速率通信。

实施例三

基于上述本发明各实施例提供的无线能量驱动传输方法，本发明实施例三则对应公开执行上述无线能量驱动传输方法的装置，结构示意图如图6所示，无线能量驱动传输装置100，包括：通信对选取模块101、计算模块102和控制传输模块103；

通信对选取模块101，用于从各个通信组中选取至少一个用于协作通信的通信对，通信对包含一个第一类通信组和一个第二类通信组，第一类通信组中的第一源节点上装有至少两根天线；

计算模块102，用于针对每一个通信对，计算通信对中各个装有至少两根天线的节点的最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间，节点包括第一源节点、中继节点或第二类通信组的第二源节点；

控制传输模块103，用于针对每一个通信对，根据对应的各个最优波束成形系数以及各个最优传输时间控制通信对进行能量与消息的混合传输。

本发明实施例公开的一种无线能量驱动传输装置，通过计算选取的各个通信对对应的各个最优波束成形系数和在各个传输阶段的最优传输时间，控制通信对中各个源节点和中继节点完成能量与信息的混合传输。基于上述本发明公开的装置，实现了通信对中各个源节点成功将消息传输至各自的目的节点，并且，由于按照最优波束成形系数和最优传输时间进行传输，因此达到最大加权和速率通信。

实施例四

结合上述本发明实施例三提供的无线能量驱动传输装置，如图6所示出的计算模块102，结构示意图如图7所示，包括：第一公式生成单元201、第二公式生成单元202、数学模型构建单元203、等价变量转化单元204、变量替换单元205、凸优化单元206和计算获取单元207；

第一公式生成单元201，用于生成第一类通信组和第二类通信组各自对应的总可达速率公式，总可达速率公式中包含波束成形参数以及各个传输阶段的传输时间参数；

第二公式生成单元202，用于根据第一类通信组和第二类通信组各自对应的总可达速率公式以及权重值，生成通信对的总可达速率公式；

数学模型构建单元203，用于构建通信对的总可达速率公式对应的第一数学模型；

等价变量转化单元204，用于对第一数学模型中的波束成形系数进行等价变量转化，得到第二数学模型；

变量替换单元205，用于对第二数学模型中波束成形系数的进行变量替换，得到第三数学模型；

凸优化单元206，用于对第三数学模型进行凸优化处理，得到第四数学模型；

计算获取单元207，用于计算第四数学模型的全局最优解，并根据全局最优解获取最优波束成形系数以及在各个传输阶段的最优传输时间。

本发明实施例公开的一种无线能量驱动传输装置，通过计算选取的各个通信对对应的各个最优波束成形系数和在各个传输阶段的最优传输时间，控制通信对中各个源节点和中继节点完成能量与信息的混合传输。基于上述本发明公开的装置，实现了通信对中各个源节点成功将消息传输至各自的目的节点，并且，由于按照最优波束成形系数和最优传输时间进行传输，因此达到最大加权和速率通信。

结合上述本发明实施例三提供的无线能量驱动传输装置，如图6所示出的控制传输模块103，结构示意图如图8所示，包括：第一控制单元301、第二控制单元302、第三控制单元303和第四控制单元304；

第一控制单元301，用于根据第一源节点的最优波束成形系数和第一传输阶段的最优传输时间，控制第一源节点将第一定向消息信号发送至第一类通信组的第一目的节点，同时，将定向能量信号发送至中继节点；

第二控制单元302，用于依据第二源节点上装有的天线数量和第二传输阶段的最优传输时间，控制第二源节点将消息信号发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点；

第三控制单元303，用于基于中继节点上装有的天线数量和第三传输阶段的最优传输时间，控制中继节点利用定向能量信号将消息信号发送至第二目的节点；

第四控制单元304，用于依据第四传输阶段的最优传输时间，控制第一源节点将第二定向消息信号发送至所述第一目的节点。

具体的，第二控制单元302，结构示意图如图9所示，包括：第一判断子单元401、第一控制子单元402和第二控制子单元403；

第一判断子单元401，用于判断第二源节点上是否装有一根天线；

第一控制子单元402，用于当第二源节点上装有一根天线时，根据第二传输阶段的最优传输时间，控制第二源节点将第一广播消息信号发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点；

第二控制子单元403，用于当第二源节点上装有至少两根天线时，依据第二源节点的最优波束成形系数和第二传输阶段的最优传输时间，控制第二源节点将第三定向消息信号发送至第二类通信组的第二目的节点和中继节点。

具体的，第三控制单元303，结构示意图如图10所示，包括：第二判断子单元501、第三控制子单元502和第四控制子单元503；

第二判断子单元501，用于判断中继节点上是否安装有一根天线；

第三控制子单元502，用于当中继节点上装有一根天线时，对消息信号进行解码得到第二广播信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间，控制中继节点利用定向能量信号将第二广播信号发送至第二目的节点；

第四控制子单元503，用于当中继节点上装有至少两根天线时，对消息信号进行解码得到第四定向消息信号，并根据第三传输阶段的最优传输时间和中继节点的最优波束成形系数，控制中继节点利用定向能量信号将第四定向消息信号发送至第二目的节点。

本发明实施例公开的一种无线能量驱动传输装置，通过计算选取的各个通信对对应的各个最优波束成形系数和在各个传输阶段的最优传输时间，控制通信对中各个源节点和中继节点完成能量与信息的混合传输。基于上述本发明公开的装置，实现了通信对中各个源节点成功将消息传输至各自的目的节点，并且，由于按照最优波束成形系数和最优传输时间进行传输，因此达到最大加权和速率通信。

以上对本发明所提供的一种无线能量驱动传输方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。