[发明专利]一种D2D多中继协同通信优化方法、系统及电子设备

说明书

本申请涉及一种D2D多中继协同通信优化方法、系统及电子设备。优化方法包括：获取多中继协同通信系统的信道状态信息和能量状态信息；数据发送端基于多中继协同通信系统的信道状态信息和能量状态信息以及所设置的初始化变量，分别计算各能量中继节点的波束成形因子以及时隙分割值；数据发送端将波束成形因子以及时隙分割值分别传输至对应的能量中继节点。本申请通过一个集中式的源节点在每个时隙开端根据每个能量中继节点的能量状态和信道状况信息计算出最优的系统工作策略，再将具体的工作策略通知各个能量中继节点，使得数据接收端具有最佳接收的同时，对其他移动通信设备的干扰不高于设定的阈值，实现吞吐量最大化。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，特别涉及一种D2D多中继协同通信优化方法、系统及电子设备。

背景技术

时下兴起的设备到设备(Device-to-device,D2D)或物联网通信技术，支持密集部署的物联网设备之间的直接通信，满足更高速的信息传输，同时能够扩展网络覆盖面积并减小能耗。随着无线设备的高速发展，为无线设备充电以及更换电池，特别是在人类难以到达的环境，变得十分费时费力甚至不切实际。无线能量传输技术通过射频信号为无线设备提供能量，使得D2D网络中的各设备保持互联互通，从而降低大规模D2D网络的维护成本。但相较于传统的电池供电，通过无线能量传输技术收集到的射频能量是间断的、随机的，且容易受到环境的影响，稳定性较差，因此，无线能量传输技术仍然很难被广泛运用。

出于对单个D2D用户设备而言，其收集到的能量波动性较大，不足以满足无线通信的需求。密集部署的D2D用户设备为这个问题提供一个可行的解决方案。根据观察发现，D2D用户设备的能量收集速率是时变的且与所处位置有关，因此可以通过密集部署的D2D用户设备之间的相互合作来充分利用每个D2D用户设备收集到的能量，从而提高整个系统的吞吐量。

之前的相关研究提出了基于时隙切换或功率分配技术的单节点中继模型来应对这一问题。当存在多个中继节点时，研究人员提出了一个等概率的最优中继节点选择方案，以期有效利用各中继节点收集到的射频能量。进一步分析发现，最优中继选择方案受信道状况与中继能量收集能力的影响，其耦合关系较为复杂。

另一方面，密集部署的D2D用户设备会导致频谱空间拥挤同时对现有移动通信设备造成干扰。因此，多个D2D用户设备的协作传输需要精确控制它们的信号传输功率，使其对移动通信设备的干扰不会超过一个预设门限。之前的研究讨论了在完整信道状态信息条件下的功率约束条件，但是在现实生活中，由于测量误差以及D2D用户设备与移动通信设备之间缺乏协调，完整的信道状态信息很难即时获取。

综上所述，现有密集部署的D2D用户设备没有考虑除中继通信网络之外的其他移动通信设备。当信道信息未知的情况下，无法精确控制D2D用户设备的信号传输功率，不能保证对环境中其它移动通信设备的干扰低于预设门限。

发明内容

本申请提供了一种D2D多中继协同通信优化方法、系统及电子设备，旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。

为了解决上述问题，本申请提供了如下技术方案：

一种D2D多中继协同通信优化方法，包括：

步骤a：获取多中继协同通信系统的信道状态信息和能量状态信息，其中，所述信道状态信息包括数据发送端到各能量中继节点之间的信道状态信息、各能量中继节点到数据接收端之间的信道状态信息、各能量中继节点到移动通信设备之间的信道状态信息；

步骤b：所述数据发送端基于多中继协同通信系统的信道状态信息和能量状态信息，分别计算各能量中继节点的波束成形因子以及时隙分割值；

步骤c：所述数据发送端将波束成形因子以及时隙分割值分别传输至对应的能量中继节点。