一种物联网中节点之间的能量传输方法与流程

文档序号：14574799发布日期：2018-06-02 01:25阅读：502来源：国知局

本发明涉及无线通讯技术改进领域，尤其涉及一种物联网中节点之间的能量传输方法。

背景技术：

5G将满足人们在居住、工作、休闲和交通等各种区域的多样化业务需求，即便在密集住宅区、办公室、体育场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等具有超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性特征的场景，也可以为用户提供超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务体验。与此同时，5G还将渗透到物联网及各种行业领域，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求，实现真正的“万物互联”。

5G应用场景可以分为两大类，即移动宽带 (MBB, Mobile Broadband)和物联网(IoT, Internet of Things)。其中，移动宽带接入的主要技术需求是高容量，提供高数据速率，以满足数据业务需求的不断增长。物联网主要是受机器通信（MTC, Machine Type Communication）需求的驱动，可以进一步分为两种类型，包括低速率的海量机器通信（MMC, Massive Machine Communication）和低时延高可靠的机器通信。其中，对于低速率的海量机器通信，海量节点低速率接入，传输的数据包通常较小，间隔时间会相对较长，这类节点的成本和功耗通常也会很低；对于低时延高可靠的机器通信，主要面向实时性和可靠性要求比较高的机器通信，例如实时警报、实时监控等。

第五代移动通信系统中，最需要深入研究的核心场景就是机器通信，例如工业4.0、车联网、机器人等等未来的热点领域都是这种物联网场景的典型应用，如果基于传统的移动通信系统来支持机器通信，会带来使终端的能耗非常高且能量无法及时补充的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术中机器通信中终端的能耗非常高且能量无法及时补充的技术问题，本发明提供了一种物联网中节点之间的能量传输方法。

1.本发明提供了一种物联网中节点之间的能量传输方法，该能量传输方法包括以下步骤：

S1、工作在时分双工模式下的第一通信节点对自身电量消耗情况进行检测判断电量是否低于第一预定值或在预定时间段内电量消耗高于第二预定值，如是，则发送能量管理信息；

S2、第二通信节点接收能量管理信息并激活与第一通信节点距离最近的N根天线的第三通信节点同时发送能量传输方向获取信号配置信息；

S3、第一通信节点收到能量传输方向获取信号配置信息并在能量载频上发送能量传输方向获取信号；

S4、第三通信节点接收能量传输方向获取信号获得一个N*1的信道矢量，对信道矢量的协方差矩阵进行奇异值分解得到右奇异矩阵，第三通信节点基于右奇异矩阵的前Z列确定第三通信节点按能量方向传输能量；

S5、第一通信节点接收能量并向第二通信节点反馈信息；

S6、判断反馈信息为何种信息，如反馈信息为能量获取效率信息，则判断是低于第三预定值还是大于第四预定值，若低于第三预定值，则第二通信节点通知第三通信节点增加发送能量；如大于第四预定值，则第二通信节点通知第三通信节点减小发送能量；如反馈信息为停止能量发送信息，第二通信节点通知第三通信节点关闭停止能量发送；

其中，N为大于等于128的整数，Z为大于等于1小于等于N的整数。

作为本发明的进一步改进，所述能量管理信息包括第一通信节点的电量信息、位置信息、支持进行能量传输的能量载频信息集合，所述能量载频信息集合中能量载频频率大于第一通信节点与第二通信节点进行数据传输的载频频率。

作为本发明的进一步改进，所述第一预定值为第一通信节点电量最大值的10%，所述预定时间段为30天，所述第二预定值为第一通信节点电量最大值的5%，所述第三预定值为第一通信节点电量最大值的1%/小时，所述第四预定值为第一通信节点电量最大值的3%/小时。

作为本发明的进一步改进，所述能量传输方向获取信号配置信息包括第一通信节点发送所述能量传输方向获取信号使用的时频资源、序列生成方式、序列个数X的一种或多种，时域资源的长度大于等于20ms， X为大于等于2的整数。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4中Z等于协方差矩阵的N个奇异值中不小于0.9*最大奇异值的奇异值个数。

2.作为本发明的进一步改进，所述步骤S6中还包括以下步骤：

S61、判断第一通信节点的太阳能充电模块启动工作时间是否大于1小时或者第一通信节点的电量是否达到90%以上，如是，则第一通信节点发送停止能量发送信息。

作为本发明的进一步改进，判断第二通信节点连续Y次收到能量获取效率信息得到能量传输效率是否均小于第三预定值，如是，则第二通信节点发送指示给异常控制数据中心第一通信节点工作异常，其中，Y为大于等于3的整数。

作为本发明的进一步改进，所述第二通信节点连续Y次收到的所述能量获取效率信息得到能量传输效率都小于第三预定值，则所述第二通信节点发送信令给所述第二通信节点，所述第二通信节点通知所述第三通信节点停止能量传输，所述第二通信节点通知所述第一通信节点发送定位参考信号，所述第二通信节点通知第四通信节点集合接收所述定位参考信号，所述第四通信节点集合根据接收到的所述定位参考信号的能量大小确定后续给所述第一通信节点传输能量的第四通信节点，其中，Y为大于等于3的整数。

作为本发明的进一步改进，所述第一通信节点工作异常的信息中包括第一通信节点的标识信息、类型信息、位置信息、启用时间信息的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，所述第一通信节点与第二通信节点协商的发送周期信息周期性地发送能量获取效率信息，所述发送周期大于等于6小时。

本发明的有益效果是：本方法解决了终端的能耗非常高且能量无法及时补充的问题，有效降低了用户的维护成本，提高了网络的使用效率，达到“绿色通信”的需求。

附图说明

图1是本发明物联网中节点之间的能量传输方法；

图2是本发明物联网中节点之间的能量传输方法。

图3是本发明能量传输方向获取信号结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种物联网中节点之间的能量传输方法，其详述如下：

步骤S1，工作在时分双工模式下的第一通信节点对自身电量消耗情况进行检测判断电量是否低于第一预定值或在预定时间段内电量消耗高于第二预定值，如是，则发送能量管理信息；工作在时分双工模式下的第一通信节点对自身电量消耗情况进行检测，如果电量低于第一预定值或在预定时间段内的电量消耗高于第二预定值，则所述第一通信节点发送能量管理信息，其中，所述能量管理信息至少包括所述第一通信节点的电量信息、所述第一通信节点的位置信息、所述第一通信节点支持进行能量传输的能量载频信息集合，所述能量载频信息集合中能量载频频率大于所述第一通信节点与所述第二通信节点进行数据传输的载频频率。所述第一预定值为第一通信节点电量最大值的10%，所述预定时间段为30天，所述第二预定值为第一通信节点电量最大值的5%，第一通信节点发送能量管理信息的时频资源是多个第一通信节点共享的，不同第一通信节点有不同的码字。

步骤S2，二通信节点接收能量管理信息并激活与第一通信节点距离最近的N根天线的第三通信节点同时发送能量传输方向获取信号配置信息；第二通信节点接收到所述能量管理信息后，激活与所述第一通信节点距离最近的包含N根天线的第三通信节点，所述第二通信节点发送能量传输方向获取信号配置信息给所述第一通信节点，其中，N为大于等于128的整数，其中，所述能量传输方向获取信号配置信息至少包括所述能量传输方向获取信号使用的来自所述能量载频信息集合中的能量载频；所述能量传输方向获取信号配置信息包括第一通信节点发送所述能量传输方向获取信号使用的时频资源、序列生成方式、序列个数X的一种或多种，时域资源的长度大于等于20ms， X为大于等于2的整数。

步骤S3，第一通信节点收到能量传输方向获取信号配置信息并在能量载频上发送能量传输方向获取信号。

步骤S4，第三通信节点接收能量传输方向获取信号获得一个N*1的信道矢量，对信道矢量的协方差矩阵进行奇异值分解得到右奇异矩阵，第三通信节点基于右奇异矩阵的前Z列确定第三通信节点按能量方向传输能量；所述第三通信节点接收所述能量传输方向获取信号，得到一个N*1的信道矢量，对所述信道矢量的协方差矩阵进行奇异值分解得到右奇异矩阵，所述第三通信节点基于所述右奇异矩阵的前Z列确定所述第三通信节点传输的能量方向，所述第三通信节点按照所述能量方向传输能量，其中，Z为大于等于1小于等于N的整数；Z等于协方差矩阵的N个奇异值中不小于0.9*最大奇异值的奇异值个数。所述第一通信节点与第二通信节点协商的发送周期信息周期性地发送能量获取效率信息，所述发送周期大于等于6小时。

步骤S5，第一通信节点接收能量并向第二通信节点反馈信息；所述第一通信节点接收所述能量，并向所述第二通信节点反馈能量获取效率信息或停止能量发送信息。

步骤S6，判断反馈信息为何种信息，如反馈信息为能量获取效率信息，则判断是低于第三预定值还是大于第四预定值，若低于第三预定值，则第二通信节点通知第三通信节点增加发送能量；如大于第四预定值，则第二通信节点通知第三通信节点减小发送能量；如反馈信息为停止能量发送信息，第二通信节点通知第三通信节点关闭停止能量发送；如果所述第二通信节点接收到所述能量获取效率信息，如果能量获取效率低于第三预定值，则所述第二通信节点通知所述第三通信节点增加发送能量，如果能量获取效率大于第四预定值，则所述第二通信节点通知所述第三通信节点减小发送能量；如果所述第二通信节点接收到停止能量发送信息，则所述第二通信节点通知所述第三通信节点关闭，停止能量发送。判断第一通信节点的太阳能充电模块启动工作时间是否大于1小时或者第一通信节点的电量是否达到90%以上，如是，则第一通信节点发送停止能量发送信息。

判断第二通信节点连续Y次收到能量获取效率信息得到能量传输效率是否均小于第三预定值，如是，则第二通信节点发送指示给异常控制数据中心第一通信节点工作异常，其中，Y为大于等于3的整数。所述第一通信节点工作异常的信息中包括第一通信节点的标识信息、类型信息、位置信息、启用时间信息的一种或多种。

所述第二通信节点连续Y次收到的所述能量获取效率信息得到能量传输效率都小于第三预定值，则所述第二通信节点发送信令给所述第二通信节点，所述第二通信节点通知所述第三通信节点停止能量传输，所述第二通信节点通知所述第一通信节点发送定位参考信号，所述第二通信节点通知第四通信节点集合接收所述定位参考信号，所述第四通信节点集合根据接收到的所述定位参考信号的能量大小确定后续给所述第一通信节点传输能量的第四通信节点，其中，Y为大于等于3的整数。

实施例1

工作在时分双工模式下的终端对自身电量消耗情况进行检测，如果电量低于第一预定值或在预定时间段内的电量消耗高于第二预定值，则终端发送能量管理信息。优选地，所述能量管理信息至少包括终端的电量、终端的位置信息、终端支持进行能量传输的能量载频信息集合。优选地，所述能量载频信息集合中能量载频频率大于终端与基站进行数据传输的载频频率。

基站接收到所述能量管理信息后，激活与终端距离最近的包含N根天线的能量传输节点（如图2所示，基站激活与终端位置最近的能量传输节点2），基站发送能量传输方向获取信号配置信息给终端，其中，N为大于等于128的整数。优选地，所述能量传输方向获取信号配置信息至少包括所述能量传输方向获取信号使用的来自所述能量载频信息集合中的能量载频描述信息。

终端收到所述能量传输方向获取信号配置信息后，在所述能量载频上发送所述能量传输方向获取信号。

能量传输节点接收所述能量传输方向获取信号，得到一个N*1的信道矢量，对所述信道矢量的协方差矩阵进行奇异值分解得到右奇异矩阵，能量传输节点基于所述右奇异矩阵的前Z列确定能量传输节点传输的能量方向，能量传输节点按照所述能量方向传输能量，其中，Z为大于等于1小于等于N的整数。

终端接收所述能量，并向基站反馈能量获取效率信息或停止能量发送信息。

如果基站接收到所述能量获取效率信息，如果能量获取效率低于第三预定值，则基站通过信令通知能量传输节点增加发送的能量，如果能量获取效率大于第四预定值，则基站通过信令通知能量传输节点降低发送的能量。