CN108847722B - 一种多天线能量传输设备、方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多天线能量传输设备、方法和装置，包括发送设备和接收设备，发送设备中包括多个发送天线；接收设备中包括多个接收天线、多个整流器和功分器；发送设备依据参数信息制定能量波束成型方案和能量分流系数，并根据能量波束成型方案向接收设备传输射频能量，同时将能量分流系数传输给接收设备。接收设备中各接收天线可以将接收到的射频能量传输至相应的功分器；每个功分器与对应的整流器连接，依据能量分流系数可以自适应的将接收天线收集到的射频能量进行分流处理，从而保证传输至各整流器的射频能量处于合适的范围内，有效解决了整流器受限于起始电压和饱和电压，导致能量转换效率低下的问题，提高了射频能量的转化效率。

Description

一种多天线能量传输设备、方法和装置

技术领域

本发明涉及无线传输技术领域，特别是涉及一种多天线能量传输设备、方法和装置。

背景技术

现如今手机、蓝牙耳机、平板电脑以及各种可穿戴设备等电子设备得到了广泛的应用，对电子设备的充电要求越来越频繁。无线充电技术能摆脱有线充电的束缚，具有便捷的特点。根据应用范围以及工作原理，现在的无线充电技术可分为：电感耦合、磁耦合共振、电磁辐射和激光波束等。

电磁辐射具有传输距离大、范围广、便于同时给多个接收机传输能量等优点，其应用前景非常广泛，但同时也存在一些问题。由于射频能量传输过程中，其路径损耗非常大，这就导致对电子设备进行充电的过程中，接收设备接收到的射频能量非常有限。

针对上述问题，多天线射频能量传输技术被运用起来，通过优化能量波束成型方案，提高射频能量转换效率。现有技术中包括两种多天线结构：第一种是每根天线各连接一个整流器的结构；第二种是所有天线连接一个整流器的结构。

对于接收设备内用于将无线射频能量转化成直流电的整流器来说，由于其电路设计中的电容、电感等非线性元器件的存在，当输入电压小于起始电压时，电路停止工作；而当输入电压大于饱和电压时，转化的电能趋于饱和，导致能量转化效率与输入的射频能量呈非线性关系，这就使得射频能量在非线性区域时，不能充分转化成电能。

对于第一种结构，每根天线各连接一个整流器，存在射频能量转直流电时，单个整流器的输出电压过低受限于起始电压，而不能正常工作问题。第二种结构，所有天线连接一个整流器，则会导致整流器输入的射频能量电压超过饱和电压，导致转化效率低下。

可见，如何在保证整流器正常工作的情况下，提升射频能量的转化效率，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种多天线能量传输设备、方法和装置，可以在保证整流器正常工作的情况下，提升射频能量的转化效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种多天线能量传输设备，包括发送设备和接收设备，其中，所述发送设备中包括有多个发送天线，所述接收设备包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备还包括功分器；

各所述接收天线接收射频能量，并将所述射频能量传输至相应的功分器；其中，所述射频能量由所述发送设备依据能量波束成型方案通过所述发送天线向所述接收设备传输；所述能量波束成型方案由所述发送设备依据获取的参数信息制定；

所述功分器与对应的整流器连接，用于依据获取的能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至所述整流器；其中，所述能量分流系数由所述发送设备依据获取的参数信息制定。

可选的，所述功分器的个数为多个。

可选的，所述功分器的个数与所述接收天线的个数相同，每个所述接收天线连接有相应的一个功分器。

可选的，每个所述功分器分别与所有所述整流器连接。

本发明实施例还提供了一种多天线能量传输方法，应用于接收设备和发送设备之间，其中，所述发送设备中包括有多个发送天线，所述接收设备包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备中设置有功分器；所述方法包括：

所述发送设备获取所述接收设备反馈的参数信息；

所述发送设备依据所述参数信息，制定出能量波束成型方案和能量分流系数；

所述发送设备依据能量波束成型方案通过发送天线向所述接收设备传输射频能量，以便于所述接收设备中各接收天线接收射频能量，并将所述射频能量传输至相应的功分器；

所述发送设备将所述能量分流系数传输至所述接收设备，以便于所述功分器依据获取的能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至所述整流器。

可选的，所述参数信息包括所述接收设备中整流器的个数、所述接收设备中接收天线的个数、整流器的射频-直流转换拟合函数以及信道增益系数；

相应的，所述发送设备依据所述参数信息，制定出能量波束成型方案和能量分流系数包括：

按照如下优化公式，

s.t.tr(X)≤P_max,

0≤α_nl≤1,X≥0

通过交替迭代优化算法依次确定出所述能量波束成型方案X和所述能量分流系数α_nl；

式中，L表示所述接收设备中整流器的个数，N表示所述接收设备中接收天线的个数，a_l和b_l表示由第l个整流器拟合得出的参数，

表示第n个接收天线对应的信道增益系数，

表示M×1的向量，M表示所述发送设备中发送天线的个数，第l个整流器接收到的射频功率

表示第l个整流器的输入电压超过饱和电压时可转化的最大直流电。

可选的，还包括：

检测各所述功分器的输出端是否有射频能量输出；

若存在输出端无射频能量输出的功分器时，则进行报警提示。

本发明实施例还提供了一种多天线能量传输装置，应用于接收设备和发送设备之间，其中，所述发送设备中包括有多个发送天线，所述接收设备包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备中设置有功分器；所述装置包括接收单元、制定单元和发送单元；

所述接收单元，用于获取所述接收设备反馈的参数信息；

所述制定单元，用于依据所述参数信息，制定出能量波束成型方案和能量分流系数；

所述发送单元，用于依据能量波束成型方案通过发送天线向所述接收设备传输射频能量，以便于所述接收设备中各接收天线接收射频能量，并将所述射频能量传输至相应的功分器；

所述发送单元还用于将所述能量分流系数传输至所述接收设备，以便于所述功分器依据获取的能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至所述整流器。

可选的，所述参数信息包括所述接收设备中整流器的个数、所述接收设备中接收天线的个数、整流器的射频-直流转换拟合函数以及信道增益系数；

相应的，所述制定单元具体用于按照如下优化公式，

s.t.tr(X)≤P_max,

0≤α_nl≤1,X≥0

通过交替迭代优化算法依次确定出所述能量波束成型方案X和所述能量分流系数α_nl；

式中，L表示所述接收设备中整流器的个数，N表示所述接收设备中接收天线的个数，a_l和b_l表示由第l个整流器拟合得出的参数，

表示第n个接收天线对应的信道增益系数，

表示M×1的向量，M表示所述发送设备中发送天线的个数，第l个整流器接收到的射频功率

表示第l个整流器的输入电压超过饱和电压时可转化的最大直流电。

可选的，还包括检测单元和提示单元；

所述检测单元，用于检测各所述功分器的输出端是否有射频能量输出；

若存在输出端无射频能量输出的功分器时，则触发所述提示单元进行报警提示。

由上述技术方案可以看出，多天线能量传输设备包括发送设备和接收设备，其中，发送设备中包括有多个发送天线，接收设备中包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备中还包括功分器；发送设备可以依据接收设备反馈的参数信息制定能量波束成型方案和能量分流系数，发送设备可以根据能量波束成型方案通过发送天线向接收设备传输射频能量，并将能量分流系数传输给接收设备。接收设备中各接收天线接收到射频能量时，可以将射频能量传输至相应的功分器；每个功分器与对应的整流器连接，依据能量分流系数可以自适应的将接收天线收集到的射频能量进行分流处理，从而保证传输至各整流器的射频能量处于合适的范围内，有效解决了整流器受限于起始电压和饱和电压，导致能量转换效率低下的问题，提高了射频能量的转化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种多天线能量传输设备的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种多天线能量传输方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的一种不同距离下接收设备收集的总射频能量和整流器数量之间的关系曲线图；

图4为本发明实施例提供的一种多天线能量传输装置的结构示意图。

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，都属于本发明保护范围。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

接下来，详细介绍本发明实施例所提供的一种多天线能量传输设备。图1为本发明实施例提供的一种多天线能量传输设备的结构示意图，包括发送设备1和接收设备2。其中，发送设备1中包括有多个发送天线10，接收设备2中包括有多个接收天线20和多个整流器21，接收设备2还包括功分器22。

发送设备1中的发送天线10和接收设备2中的接收天线20之间形成了无线信道，可以实现射频能量的传输。

各接收天线20接收射频能量，并将射频能量传输至相应的功分器22；其中，射频能量由发送设备1依据能量波束成型方案通过发送天线10向接收设备2传输；能量波束成型方案由发送设备1依据获取的参数信息制定。

功分器22与对应的整流器21连接，用于依据获取的能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至整流器21；其中，能量分流系数由发送设备1依据获取的参数信息制定。

对于能量波束成型方案和能量分流系数的制定，在具体实现中，可以在发送设备1和接收设备2中分别设置通信模块，发送设备1依据通信模块向接收设备发送参考信号，接收设备2依据接收到的参考信号，可以将相应的参数信息通过通信模块反馈各发送设备1，以便于发送设备1中的决策模块可以依据参数信息，制定相应的波束成型方案和能量分流系数。

在本发明实施例中，功分器22的个数可以为一个或多个。

以设置多个功分器22为例，可以将多个功分器22与多个接收天线20进行匹配，具体的，按照接收设备中接收天线20的个数，设置相同个数的功分器22，也即一个接收天线20配置一个功分器22。

例如，接收设备中包含有5个接收天线，则可以在接收设备中设置5个功分器，一个接收天线连接唯一的一个功分器。

设置功分器22的作用在于将接收的射频能量进行分流处理，从而保证传输至各整流器的射频能量处于合适的范围内。

相应的，当功分器22的个数为一个时，该功分器22分别与所有的整流器21连接。

当功分器22的个数为多个时，每个功分器22可以分别与所有的整流器21连接。例如，功分器的个数为2个，整流器的个数为6个，每个功分器可以分别与这6个整流器连接。

当功分器22的个数为多个时，每个功分器22也可以只与其中一部分整流器21连接。在具体实现中，可以将多个整流器21进行分组，一个功分器22对应一个组，也即该功分器22与该组中的各整流器21连接。例如，功分器的个数为2个，整流器的个数为6个，可以将整流器分成2组，假设，每组中包含3个整流器，则第一个功分器可以分别与第一组中的3个整流器连接；第二个功分器可以分别与第二组中的3个整流器连接。

图1中是以每个接收天线20连接一个功分器22，每个功分器22分别与所有的整流器21连接的一种结构示意图。

需要说明的是，对于功分器的个数、整流器的个数、以及功分器与整流器之间的连接关系在本发明实施例中不做具体限定，可以根据实际需求进行设定。

在本发明实施例中，一个功分器22可以与多个整流器21连接，功分器22将接收的射频能量传输至这多个整流器21时，需要依据相应的能量分流系数，对射频能量进行分流处理。

其中，每个功分器22都有其对应的一组能量分流系数，该组能量分流系数用于表示将射频能量进行分流的比例关系。例如，1个功分器分别与4个整流器连接，该功分器对应的能量分流系数包括4个数值，依次为0.1，0.3，0.4，0.2，则表示该功分器将接收的射频能量按照1：3：4：2的比例进行分流，得到四组射频能量，并将这四组射频能量传输至对应的整流器。

由上述技术方案可以看出，多天线能量传输设备包括发送设备和接收设备，其中，发送设备中包括有多个发送天线，接收设备中包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备中还包括功分器；发送设备可以依据接收设备反馈的参数信息制定能量波束成型方案和能量分流系数，发送设备可以根据能量波束成型方案通过发送天线向接收设备传输射频能量，并将能量分流系数传输给接收设备。接收设备中各接收天线接收到射频能量时，可以将射频能量传输至相应的功分器；每个功分器与对应的整流器连接，依据能量分流系数可以自适应的将接收天线收集到的射频能量进行分流处理，从而保证传输至各整流器的射频能量处于合适的范围内，有效解决了整流器受限于起始电压和饱和电压，导致能量转换效率低下的问题，提高了射频能量的转化效率。

如图2所示为本发明实施例提供的一种多天线能量传输方法的流程图，应用于接收设备和发送设备之间，其中，发送设备中包括有多个发送天线，接收设备包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备中设置有功分器，所述方法包括：

S201：发送设备获取所述接收设备反馈的参数信息。

发送设备和接收设备之间可以通过通信模块实现信息的传输。

接收设备中包括有多个接收天线，发送设备利用发射天线向其传输射频能量时，需要依据信道状况和接收设备中的内部参数，制定相应的能量波束成型方案。其中，信道状况可以通过信道增益系数表示。

能量波束成型方案表示发送设备向各接收天线发送射频能量的分布情况，为便于后续介绍可以用X表示能量波束成型方案。

以发送设备中包含有M个发送天线为例，

是发送的能量信号

的协方差矩阵，

代表数学期望，上标H代表共轭转置。

在具体实现中，发送设备可以通过向接收设备发送参考信号的方式，测试接收天线的信道增益系数。

举例说明，在接收设备中可以预先存储有参考信号的大小，发送设备可以向接收设备发送该参考信号，接收设备可以将接收到的信号大小和预先存储的信号大小进行比较，计算出各接收天线对应的信道增益系数。信道增益系数的具体计算方式和现有技术中计算信道增益系数的方式相同，在此不再赘述。

假设发送设备中包含有M个发送天线，接收设备中包含有N个接收天线，各接收天线对应的信道增益系数可以用

表示。其中，

表示M×1的向量。

在计算出信道增益系数后，接收设备可以将信道增益系数以及内部参数作为参数信息发送给发送设备。

其中，内部参数可以包括：接收设备中接收天线的个数N、整流器的个数L，以及整流器电路的射频-直流转换拟合函数：

其中，

式中，

代表整流器输入的射频功率，Ω_l是用来保证零输入-零输出的参数，

表示当整流器的输入超过饱和电压时，可转化的最大直流电，参数a_l和b_l由确定的整流器电路拟合得出，与电路中的电感电容有关。

S202：发送设备依据所述参数信息，制定出能量波束成型方案和能量分流系数。

发送设备接收到参数信息后，可以按照如下优化公式，

s.t.tr(X)≤P_max,

0≤α_nl≤1,X≥0

通过交替迭代优化算法依次确定出最优的能量波束成型方案和最优的能量分流系数。

式中，L表示所述接收设备中整流器的个数，N表示所述接收设备中接收天线的个数，a_l和b_l表示由第l个整流器拟合得出的参数，

表示第n个接收天线对应的信道增益系数，

表示M×1的向量，M表示所述发送设备中发送天线的个数，第l个整流器接收到的射频功率

表示第l个整流器的输入电压超过饱和电压时可转化的最大直流电。

由于上述优化公式的形式是一系列比值的和，是非凸函数，因此该问题不是凸优化问题。

通过交替迭代优化算法可以得到一个局部最优解，具体的，可以通过固定能量分流系数α_nl，优化能量波束成型方案X，最大化收集的能量，求解出最优的能量波束成型方案，为了便于和X区分，可以用X^*表示最优的能量波束成型方案；通过固定能量波束成型方案X，优化能量分流系数α_nl，最大化收集到的能量，求解出最优的能量分流系数，为了便于和α_nl区分，可以用

表示最优的能量分流系数。

求解最优的能量波束成型方案的具体过程如下：

能量分流系数α_nl固定时，优化发送能量协方差X，最大化收集的能量。

在这种情况下，优化问题可以表示为：

(P1):

s.t.tr(X)≤P_max.

易知该问题是非凸的，引入两个向量μ＝[μ₁,...,μ_l]^T和β＝[β₁,...,β_l]^T，将优化问题(P1.1)等价变形为：

s.t.tr(X)≤P_max.

该等价问题是凸优化问题并且可以用cvx工具求解。问题(P1)可用以下算法求解：

1、初始值：精度Δ，迭代次数K，迭代初始值k＝0，以及(μ^k,β^k)；

2、选择：ξ∈(0,1)和ε∈(0,1)；

3、重复：在给定(μ^k,β^k)下，用cvx解问题(P1.1)得到波束矩阵X^k

如果ψ(μ,β)＜Δ，则X^k是问题(P1)的最优解，则返回X^*＝X^k，算法结束。

4、其他情况，根据下面式子更新(μ^k+1,β^k+1)，同时k＝k+1；

5、直到k＝K。

其中，ψ(μ,β)＝[ψ₁,...,ψ_2L]^T，

p^k＝-[ψ′(μ^k,β^k)]^-1ψ(μ^k,β^k)。

λ_k是ξⁱ满足

的最大值，其中i∈{0,1,2,...}。

与上述求解最优的能量波束成型方案类似，确定最优的能量分流系数的具体过程如下：

固定能量波束成型方案X，优化能量分流系数α_nl时，最大化收集的能量。

在这种情况下，优化问题为：

(P2):

0≤α_nl≤1.

与问题(P1)求解相似，我们引入两个向量

和

原问题可等价于

0≤α_nl≤1.

该问题是凸优化问题，可以用cvx求解。下面给出算法，求解问题(P2)。

1、初始值：精度Δ，迭代次数K，迭代初始值k＝0，以及

2、选择：ξ∈(0,1)和ε∈(0,1)；

3、重复：在给定

下，用cvx解问题(P2.1)得到系数矩阵

如果

则

是问题(P2)的最优解。返回

算法结束。

4、其他情况，根据下面式子更新

同时k＝k+1；

5、直到k＝K。

其中

λ_k是ξⁱ满足

的最大值，其中i∈{0,1,2,...}。

在本发明实施例中，根据发送设备和接收设备之间的信道状况以及接收设备的内部参数信息，设定相应的优化公式。通过迭代优化的方式，求解出最优的能量波束成型方案和最优的能量分流系数。

S203：发送设备依据能量波束成型方案通过发送天线向所述接收设备传输射频能量。

发送设备可以根据求解出的能量波束成型方案，通过发送天线向接收设备传输射频能量，以便于所述接收设备中各接收天线接收射频能量，并将所述射频能量传输至相应的功分器。

S204：发送设备将所述能量分流系数传输至所述接收设备。

发送设备可以将求解出的能量分流系数发送给接收设备，以便于接收设备中的功分器可以依据能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至所述整流器。

本发明实施例中，对于接收设备收集到的总射频能量与整流器的数量关系进行了验证，如图3所示，发送设备和接收设备的距离分别为1米、3米、4米和5米时，接收设备收集到的总射频能量与接收设备内整流器数量的关系图。

参数设计如下：发射天线和收机天线的个数M＝N＝4，路径衰落模型

d表示能量收发机间的距离，参考距离d₀＝1m，路径衰落指数ξ＝2以及相应的β₀＝-30dB；发送设备发送功率为P_max＝4W；整流器射频-直流转换拟合函数参数

a_l＝150，b_l＝0.024。

由图3可以看出，发送设备和接收设备距离越近，接收设备收集到的能量越多，并且经过能量分流，整流器的数量越多，收集到的能量越多。在本发明实施例中，可以参照上述验证方式，确定出接收设备中整流器的个数。

由上述技术方案可以看出，多天线能量传输设备包括发送设备和接收设备，其中，发送设备中包括有多个发送天线，接收设备中包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备中还包括功分器；发送设备可以依据接收设备反馈的参数信息制定能量波束成型方案和能量分流系数，发送设备可以根据能量波束成型方案通过发送天线向接收设备传输射频能量，并将能量分流系数传输给接收设备。接收设备中各接收天线接收到射频能量时，可以将射频能量传输至相应的功分器；每个功分器与对应的整流器连接，依据能量分流系数可以自适应的将接收天线收集到的射频能量进行分流处理，从而保证传输至各整流器的射频能量处于合适的范围内，有效解决了整流器受限于起始电压和饱和电压，导致能量转换效率低下的问题，提高了射频能量的转化效率。

当功分器出现故障时，会导致整流器接收的射频能量产生偏差，对整流器的转化效率造成影响，故此，在本发明实施例中，可以对功分器进行监测。

具体的，可以检测各所述功分器的输出端是否有射频能量输出；若存在输出端无射频能量输出的功分器时，则进行报警提示。

功分器正常工作状态下，依据能量分流系数，会有相应的多路射频能量输出，当功分器的输出端无射频能量输出时，则说明该功分器出现了故障。为了及时提醒管理人员及时解决该问题，可以设置相应的报警机制。

进行报警提示的方式可以有多种，一种方式可以在接收设备上设置指示灯，当存在输出端无射频能量输出的功分器时，触发该指示灯进行闪烁。另一种方式可以设置音频播放器，当存在输出端无射频能量输出的功分器时，触发该音频播放器播放语音或铃声。

如图4所示为本发明实施例提供的一种多天线能量传输装置的结构示意图，应用于接收设备和发送设备之间，其中，所述发送设备中包括有多个发送天线，所述接收设备包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备中设置有功分器；所述装置包括接收单元41、制定单元42和发送单元43；

所述接收单元41，用于获取所述接收设备反馈的参数信息；

所述制定单元42，用于依据所述参数信息，制定出能量波束成型方案和能量分流系数；

所述发送单元43，用于依据能量波束成型方案通过发送天线向所述接收设备传输射频能量，以便于所述接收设备中各接收天线接收射频能量，并将所述射频能量传输至相应的功分器；

所述发送单元43还用于将所述能量分流系数传输至所述接收设备，以便于所述功分器依据获取的能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至所述整流器。

可选的，所述参数信息包括所述接收设备中整流器的个数、所述接收设备中接收天线的个数、整流器的射频-直流转换拟合函数以及信道增益系数；

相应的，所述制定单元具体用于按照如下优化公式，

s.t.tr(X)≤P_max,

0≤α_nl≤1,X≥0

通过交替迭代优化算法依次确定出所述能量波束成型方案X和所述能量分流系数α_nl；

式中，L表示所述接收设备中整流器的个数，N表示所述接收设备中接收天线的个数，a_l和b_l表示由第l个整流器拟合得出的参数，

表示第n个接收天线对应的信道增益系数，

表示M×1的向量，M表示所述发送设备中发送天线的个数，第l个整流器接收到的射频功率

表示第l个整流器的输入电压超过饱和电压时可转化的最大直流电。

可选的，还包括检测单元和提示单元；

所述检测单元，用于检测各所述功分器的输出端是否有射频能量输出；

若存在输出端无射频能量输出的功分器时，则触发所述提示单元进行报警提示。

由上述技术方案可以看出，多天线能量传输设备包括发送设备和接收设备，其中，发送设备中包括有多个发送天线，接收设备中包括有多个接收天线和多个整流器，所述接收设备中还包括功分器；发送设备可以依据接收设备反馈的参数信息制定能量波束成型方案和能量分流系数，发送设备可以根据能量波束成型方案通过发送天线向接收设备传输射频能量，并将能量分流系数传输给接收设备。接收设备中各接收天线接收到射频能量时，可以将射频能量传输至相应的功分器；每个功分器与对应的整流器连接，依据能量分流系数可以自适应的将接收天线收集到的射频能量进行分流处理，从而保证传输至各整流器的射频能量处于合适的范围内，有效解决了整流器受限于起始电压和饱和电压，导致能量转换效率低下的问题，提高了射频能量的转化效率。

图4所对应实施例中特征的说明可以参见图1和图2所对应实施例的相关说明，这里不再一一赘述。

以上对本发明实施例所提供的一种多天线能量传输设备、方法和装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (10)

1.一种多天线能量传输设备，包括发送设备和接收设备，其中，所述发送设备中包括有多个发送天线，所述接收设备包括有多个接收天线和多个整流器，其特征在于，所述接收设备还包括功分器；

各所述接收天线接收射频能量，并将所述射频能量传输至相应的功分器；其中，所述射频能量由所述发送设备依据能量波束成型方案通过所述发送天线向所述接收设备传输；所述能量波束成型方案由所述发送设备依据获取的参数信息制定；

所述功分器与对应的整流器连接，用于依据获取的能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至所述整流器；其中，所述能量分流系数由所述发送设备依据获取的参数信息制定。

2.根据权利要求1所述的多天线能量传输设备，其特征在于，所述功分器的个数为多个。

3.根据权利要求1或2所述的多天线能量传输设备，其特征在于，所述功分器的个数与所述接收天线的个数相同，每个所述接收天线连接有相应的一个功分器。

4.根据权利要求3所述的多天线能量传输设备，其特征在于，每个所述功分器分别与所有所述整流器连接。

5.一种多天线能量传输方法，应用于接收设备和发送设备之间，其中，所述发送设备中包括有多个发送天线，所述接收设备包括有多个接收天线和多个整流器，其特征在于，所述接收设备中设置有功分器；所述方法包括：

所述发送设备获取所述接收设备反馈的参数信息；

所述发送设备依据所述参数信息，制定出能量波束成型方案和能量分流系数；

所述发送设备依据能量波束成型方案通过发送天线向所述接收设备传输射频能量，以便于所述接收设备中各接收天线接收射频能量，并将所述射频能量传输至相应的功分器；

所述发送设备将所述能量分流系数传输至所述接收设备，以便于所述功分器依据获取的能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至所述整流器。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参数信息包括所述接收设备中整流器的个数、所述接收设备中接收天线的个数、整流器的射频-直流转换拟合函数以及信道增益系数；

相应的，所述发送设备依据所述参数信息，制定出能量波束成型方案和能量分流系数包括：

按照如下优化公式，

s.t.tr(X)≤P_max,

0≤α_nl≤1,X≥0

通过交替迭代优化算法依次确定出所述能量波束成型方案X和所述能量分流系数α_nl；

式中，L表示所述接收设备中整流器的个数，N表示所述接收设备中接收天线的个数，a_l和b_l表示由第l个整流器拟合得出的参数，

表示第n个接收天线对应的信道增益系数，

表示M×1的向量，M表示所述发送设备中发送天线的个数，第l个整流器接收到的射频功率

表示第l个整流器的输入电压超过饱和电压时可转化的最大直流电；P_max表示发送设备的最大发送功率。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，还包括：

检测各所述功分器的输出端是否有射频能量输出；

若存在输出端无射频能量输出的功分器时，则进行报警提示。

8.一种多天线能量传输装置，应用于接收设备和发送设备之间，其中，所述发送设备中包括有多个发送天线，所述接收设备包括有多个接收天线和多个整流器，其特征在于，所述接收设备中设置有功分器；所述装置包括接收单元、制定单元和发送单元；

所述接收单元，用于获取所述接收设备反馈的参数信息；

所述制定单元，用于依据所述参数信息，制定出能量波束成型方案和能量分流系数；

所述发送单元，用于依据能量波束成型方案通过发送天线向所述接收设备传输射频能量，以便于所述接收设备中各接收天线接收射频能量，并将所述射频能量传输至相应的功分器；

所述发送单元还用于将所述能量分流系数传输至所述接收设备，以便于所述功分器依据获取的能量分流系数，对相应的射频能量进行分流处理，并将分流后的各射频能量传输至所述整流器。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述参数信息包括所述接收设备中整流器的个数、所述接收设备中接收天线的个数、整流器的射频-直流转换拟合函数以及信道增益系数；

相应的，所述制定单元具体用于按照如下优化公式，

s.t.tr(X)≤P_max,

0≤α_nl≤1,X≥0

通过交替迭代优化算法依次确定出所述能量波束成型方案X和所述能量分流系数α_nl；

式中，L表示所述接收设备中整流器的个数，N表示所述接收设备中接收天线的个数，a_l和b_l表示由第l个整流器拟合得出的参数，

表示第n个接收天线对应的信道增益系数，

表示M×1的向量，M表示所述发送设备中发送天线的个数，第l个整流器接收到的射频功率

表示第l个整流器的输入电压超过饱和电压时可转化的最大直流电；P_max表示发送设备的最大发送功率。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，还包括检测单元和提示单元；

所述检测单元，用于检测各所述功分器的输出端是否有射频能量输出；

若存在输出端无射频能量输出的功分器时，则触发所述提示单元进行报警提示。

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