[发明专利]一种基于能量状态的全双工中继传输方法

权利要求书

1.一种基于能量状态的全双工中继传输方法，其特征在于，应用在包括信源S、中继R和目的端D三个节点的通信系统中，所述中继为无源节点，所述方法包括：

步骤1，信源S给信宿D发送测试导频信号，信宿D接收测试导频信号并计算出其信噪比；

步骤2，信宿D将其接收信噪比与其解码所需最小信噪比进行比较；如果其接收信噪比大于最小解码所需信噪比T，则执行步骤3，否则执行步骤4；

步骤3，信宿D给信源S反馈信号“1”，信源S与中继R接收到信宿D发送的信号“1”后，信源S与信宿D开始通信，中继R采集能量；

步骤4，信宿D给信源S反馈信号“0”，信源S与中继R接收到反馈的信号“0”后，中继R开始对自身能量进行估计，如果中继R自身能量大于预设阈值，则执行步骤5，否则执行步骤6；

步骤5，中继R给信源S和信宿D发送信号“10”，信源S与信宿D接收到来自中继R的“10”信号后，信源S与信宿D开始通信，中继R转发信息；

步骤6，中继R给信源S和信宿D发送信号“01”，信源S与信宿D接收到来自中继R的“01”信号后，系统中断通信，信源S给中继R发送能量信号。

2.根据权利要求1所述的基于能量状态的全双工中继传输方法，其特征在于，所述信源和信宿节点均配置单根天线，中继节点配置两根天线。

3.根据权利要求2所述的基于能量状态的全双工中继传输方法，其特征在于，所述步骤3中，中继将接收到的信息全部用于采集能量；

由于噪声功率相对信号功率比较小，所以在进行能量采集时忽略中继接收到的噪声功率；中继在单个时隙内采集到的能量表示为：

E_h＝ηP_s|h₂|²,

其中，η表示能量采集效率，0<η<1，P_s表示信源S的发送功率，h₂表示信源S与中继R之间的信道参数。

4.根据权利要求3所述的基于能量状态的全双工中继传输方法，其特征在于，所述步骤5中，在相同的功率下，信源S给信宿D发送信号x_s，满足中继R接收到信源S发送的信号时，中继R将接收到的信号功率分配ρP用于采集能量，剩余(1-ρ)P用于有用信息解码转发，因此R和D接收到的信号可以表示为：

其中，ρ表示功率能量采集中的功率分配因子，P表示中继R接收到的信号功率，x_r表示中继R解码转发的信息，P_r表示中继R的发送功率，h₁表示信源S与信宿D之间的信道参数，h₃表示中继R与信宿D之间的信道参数，h₄表示自干扰信道参数，n_d表示信宿D接收到的均值为0方差为1的加性高斯白噪声，n_r表示中继R接收到的均值为0方差为1的加性高斯白噪声；

此时，中继在单个时隙内采集到的能量可以表示为：

E_h＝ηρ(P_s|h₂|²+P_r|h₄|²)。

5.根据权利要求2所述的基于能量状态的全双工中继传输方法，其特征在于，通信系统的工作状态包括如下三个：

a，信源S与信宿D进行通信，中继采集能量；

此时信宿D接收到的信号表示为：

信宿D的接收信噪比表示为：

γ_D＝P_s|h₁|²

其中，P_s表示信源S的发送功率，h₁表示信源S与信宿D之间的信道参数，x_s表示信源S给信宿D的发送信号；

b，信源S到信宿D信道比较差时，信源S与信宿D仍然进行通信，中继进行解码转发；

此时信宿D接收到的信号表示为：

信宿D的接收信噪比表示为：

其中，P_r表示中继R的发送功率，h₂表示信源S与中继R之间的信道参数，h₃表示的是中继R与信宿D之间的信道参数，h₄表示的是自干扰信道参数，n_d表示信宿D接收到的均值为0方差为1的加性高斯白噪声；ρ表示功率能量采集中的功率分配因子，x_r表示中继R解码转发的信息；

c，整个系统停止通信，信源S给中继R发送能量信号；

此时信宿D的接收信噪比可以表示为：

γ_D＝0。