[发明专利]一种携能双向中继网络中的非对称功率分离比率的设计方法

权利要求书

1.一种携能双向中继网络中的非对称功率分离比率的设计方法，其特征在于，所述携能双向中继网络由终端节点A和B，i＝A,B以及一个中继节点R组成，终端节点A和B处有持续电源供应；中继节点R为配备能量接收机和信息接收机的能量受限节点，针对终端节点A和B有设计非对称功率分离比率λ_A和λ_B，0λ_i1；终端节点发送信号时中继节点R收集射频(Radio-Frequency，RF)信号能量，λ_iP_i部分转化为电能存贮在电池中，(1-λ_i)P_i部分作为信息进行解码；在信息传输过程中，中继节点R将收集的能量全部用于信号广播；

所述以总中断容量最大化为准则设计合适的功率分离比率，总中断容量是指在终端节点A和B通过中继节点R双向通信的过程中，A→R→B方向和B→R→A方向上中断容量之和。假设整个传输块周期T被ρ∈(0,0.5)分为三个阶段，前两个阶段t₁＝t₂＝ρT，终端节点A和B分别向中继节点R发送信号x_A和x_B，第三个阶段t₃＝(1-2ρ)T，中继节点R进行信号广播，终端节点接收后解码各自所需信息；

所述非对称功率分离比率的设计具体包括以下步骤：

步骤一，信号在A→R→B方向上传输，求链路上中断容量；

其中，U为信号传送速率；从i到中继节点R的距离，信道系数及路径损耗为d_i，g_i和α；P是终端节点i的发送功率；η为能量转换效率系数；为终端节点A到中继节点R方向上的信道噪声方差，为中继节点R到终端节点B方向上的信道噪声方差，且γ_th＝2^U-1，复杂度与精确度之间的折中由参数N决定。

步骤二，信号在B→R→A方向上传输，求链路上中断容量；

其中，U为信号传送速率；从i到中继节点R的距离，信道系数及路径损耗为d_i，g_i和α；P是终端节点i的发送功率；η为能量转换效率系数；为终端节点A到中继节点R方向上的信道噪声方差，为中继节点R到终端节点B方向上的信道噪声方差，且γ_th＝2^U-1，复杂度与精确度之间的折中由参数决定；

步骤三，构造总中断容量最大化的极值问题；

f(x)＝-τ_Total＝-max{τ_A→R→B+τ_B→R→A}

步骤四，利用算法a即交叉搜索算法，求解步骤三所述极值问题，所得最优解即为所求非对称功率分离比率λ_A和λ_B；

所述步骤四中的算法a具体包括：

第a1步，数据初始化，将初始值代入算法b即黄金分割算法，得到的初始值，迭代索引k＝1；

第a2步，对于给定的代入算法b以获得

第a3步，当给定时，将其代入算法b以获得

第a4步，如果|τ_A-τ_B|＜ε₂，输出否则，k＝k+1转第a1步；

所述算法b具体包括：

第b1步，给出初始搜索区间[a,b]及收敛精度ε₁，令初始值a＝0，b＝1；

第b2步，求λ₁＝a+0.382(b-a),τ₁＝f(λ₁),λ₂＝a+0.618(b-a),τ₂＝f(λ₂)；

第b3步，若τ₁＜τ₂，转(b4)，否则转第b5步；

第b4步，若|b-a|＜ε₁，则终止，输出λ_i＝0.5(a+b),τ_i＝f(λ_i)；否则令b＝λ₂，λ₂＝λ₁,τ₂＝τ₁,λ₁＝a+0.382(b-a),τ₁＝f(λ₁)，转第b3步；

第b5步，若|b-a|＜ε₁，则终止，输出λ_i＝0.5(a+b),τ_i＝f(λ_i)；否则令a＝λ₁，λ₁＝λ₂,τ₁＝τ₂,λ₂＝a+0.618(b-a),τ₂＝f(λ₂)，转第b3步。