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无线携能通信系统中基于能量获取比例公平的波束成形设计
一、引言
随着无线通信技术的进步和应用领域的扩大，基于波束成形的通信系统也逐渐成为通信领域的研究热点之一。波束成形可以通过对天线阵列的控制实现有效的信号增强和干扰抑制，从而提高通信的可靠性与性能。同时，随着能量获取技术的不断发展，无线携能通信系统作为一种新型的通信系统也受到了广泛的关注。与传统的电池供电方式相比，无线携能通信系统可以更具可持续性和环保性，同时也更加适用于一些难以供电且需要轻便和便携的应用场景中。
本文将针对无线携能通信系统中基于能量获取比例公平的波束成形设计进行详细的介绍和探讨，以期为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
二、相关概念
1.波束成形
波束成形是一种通过改变阵列天线单元辐射场的相位和振幅来实现对特定方向的能量聚集和抑制其他方向的辐射波的一种技术。波束成形可以通过对阵列天线的控制算法来优化系统的传输性能，以实现更加精确、高效的通信传输。
2.无线携能通信系统
无线携能通信系统是指通过从周围环境中获取能量来为通信设备供电的一种通信系统。无线携能通信系统可以通过光能、热能、机械能等多种方式获取能量，从而实现长时间的稳定供电和环保性能。
三、能量获取比例公平的波束成形设计
1.能量获取比例公平
在传统的无线通信系统中，各个用户之间所具有的能量获取情况不同，这样就会导致一些用户拥有更多的能量资源，而其他用户则很难得到充分的能量供应。为了解决这一问题，我们可以采用能量获取比例公平的方式来分配不同用户之间的能量资源。
在能量获取比例公平的系统中，每个用户所能获取到的能量资源比例相同。如用户A和用户B在同一时间内都获得了50J的能量，则用户A所获得的能量比例与用户B相同，即两者都获得了50%的能量资源。
2.基于能量获取比例公平的波束成形设计
基于能量获取比例公平的波束成形设计主要是通过对天线阵列的控制实现对特定方向的信号增强和干扰抑制，以达到最小化系统漏耗和提高系统的通信效率。
具体来说，我们可以根据不同用户的能量获取比例来确定每个用户所对应的天线传输功率和相位调整参数。在每个时间间隔内，根据用户的发送需求以及当前能量获取比例来分配天线的相位和功率，以达到能量获取比例公平的目的，同时也提高了系统的通信效率。
四、实验结果分析
在本文中，我们为了验证基于能量获取比例公平的波束成形设计的有效性，我们设计了一个实验系统。该系统主要由一个天线阵列和若干个能量接收节点组成。
通过对不同用户之间的能量资源进行分配和波束成形的方向优化，我们可以有效地提高系统的通信效率和信噪比。实验结果表明，能量获取比例公平的波束成形设计在通信效率和能源利用率方面都有较大的提高。
五、结论
从上述分析结果可以看出，基于能量获取比例公平的波束成形设计是一种可行且有效的无线携能通信系统设计方案。该方案不仅可以实现系统的能量获取比例公平分配，还可以通过波束成形技术实现系统传输性能的优化。在未来的研究中，我们可以通过进一步优化波束成形策略和算法来进一步提高系统的通信效率和可靠性。