[发明专利]一种适用于能量和信息同传网络分组的中继选择方法

说明书

本发明公开了一种适用于能量和信息同传网络分组的中继选择方法，首次提出了基于分组的最大化吞吐量的中继选择方法，分别考虑在时间分配和功率分配机制下实现最大化吞吐量的最优分组，包括步骤：首先利用源到中继节点的最大传输速率模型，选择其中一组中继节点广播信号，然后利用中继节点到目的节点的最大传输速率模型从小组中选择一个中继节点利用收集的能量转发信号到目的节点，通过比较不同小组尺寸的系统吞吐量最后获得最优分组尺寸，本发明克服了传统的单一节点选择引起的节点过度使用，通过考虑最优分组避免了所有节点参与传输引起的设备配置复杂和传输效率低的缺点。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体是一种适用于能量和信息同传网络分组的中继选择方法。

背景技术

在无线网络中，节点多数采用电池供能，但是由于电池能量有限，需要频繁替换降低了系统稳定性和便利性。随着科技的进步，能量和信息同传技术(simultaneouswireless information and power transfer，SWIPT)提出节点可以从接收的信号中收集能量，同时实现了信息的传输，替换了电池的使用既经济又环保，吸引了大批的学者及业界人士致力于其研究工作。在能量和信息同传中继网络中存在多个备选的中继节点，设计合适的中继选择策略，进而提高信息传输的吞吐量以及收集的能量是极其重要的。

对于能量和信息同传技术的研究，2008年Varshney LR首次提出能量和信息同时传输的概念，对于二进制信道和高斯信道下的能量和信息速率性能进行了分析。2013年Zhou X分别介绍了能量和信息同传网络时间分配和功率分配机制下的接收机结构设计。2013年Zhang R提出了在多进多出(multiple-input multiple-output，MIMO)网络能量和信息同传性能分析和能量效率。同年，Liu L提出动态功率分配来提高能量和信息同传网络信息传输性能。2014年Nasir AA提出时间分配参数、功率分配参数、噪声对于能量和信息同传网络吞吐量的影响。2016年Zhang M提出采用人工噪声(artificial noise，AN)频域辅助的信息传输协议来提高能量和信息同传网络物理层的安全。对于中继选择策略的研究，2006年Bletsas A提出根据信道状态信息(channel state information，CSI)来选择最优中继节点参与信息传输。2011年Hara S提出确保数据可靠传输的协作协议，并且通过接收信号强度指标(RSSI,Received Signal Strength Indicator)来设计能效的中继节点选择算法。2012年Krikidis I提出在具有数据缓存中继节点网络中，源节点根据源到中继的信道质量和节点缓存剩余，选择最优的中继节点传输信息，中继到目的节点信道质量最优和缓存最多的中继节点被选择传输信号到目的节点，提高了系统性能。2013年Ibarra E通过在中继节点使用能量收集技术设计了一种合适的MAC协议，延长了节点的使用寿命，对中继通信的性能也有所改善。2014年Ding Z提出源节点向所有中继节点广播信号，通过随机或者依据信道状况选择中继节点传输信号到目的节点。2016年F.Wang在能量收集节点和电池供电节点同时存在的网络中，根据信道信息和网络可用能量动态进行中继选择实现系统性能最大化的算法。2016年Liu Y提出在能量和信息同传网络中所有中继节点参与协作通信。

虽然已经有大量的中继选择的发明，但都是针对一般协作网路和能量收集网络，很少有文章针对能量和信息同传网络设计一种合理且有效的节点调度算法来解决时间分配和功率分配两种机制下的同时提高传输信息量和收集的能量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于能量和信息同传网络分组的中继选择方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于能量和信息同传网络分组的中继选择方法，具体步骤如下：

(1)系统场景分析：