[发明专利]一种基于正交频分复用解码转发双向协作的无线携能通信方法

说明书

一种基于正交频分复用解码转发双向协作的无线携能通信方法，在该方法中，两个源节点发送信息给中继节点，中继节点用一部分子载波接收信息，用剩余部分子载波来收集能量，然后利用其收集到的全部能量，转发源节点的信息；中继节点只需要知道哪些子载波用于信息接收，哪些子载波进行能量接收，即中继节点只要知道用于信息接收和能量接收的子载波序号，不需要增加分配器。本发明有效降低了设备的设计复杂度，提高无线通信系统的能量效率。

技术领域

本发明属于无线通信领域中的无线携能通信技术领域，是一种双向协作传输的无线携能通信方法。

背景技术

无线携能通信技术通过接收周围环境中的无线射频信号，在获取信息的同时进行能量收集，不仅实现了高效可靠的信息通信，而且充分利用了宝贵的能量资源。协作中继技术通过中继节点帮助转发信息，可以有效延长通信传输距离并提高无线通信系统的稳定性。基于双向协作中继的携能通信技术，可以使得中继节点通过接收源节点的无线信号进行信息和能量接收，然后利用收集到的能量转发源节点的信息实现双向传输，可以显著提高系统的信息传输速率和能量效率。然而，受现有技术限制，中继节点通过时间切换和功率分配方法来实现携能通信，需要中继节点配备一个分配器来进行信息解码和能量收集，增加了设计复杂度和成本。

发明内容

针对现有解码转发双向协作无线携能通信方法中中继节点需要额外增加分配器的缺陷，本发明提供一种有效降低中继节点设计复杂度的基于正交频分复用解码转发双向协作的无线携能通信方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于正交频分复用解码转发双向协作的无线携能通信方法，无线携能通信系统由两个源节点S₁和S₂以及一个中继节点R组成，S₁→R链路和S₂→R链路的整个带宽都被分成K个子载波，传输时间分为两个均等时隙，所述基于正交频分复用解码转发双向协作的无线携能通信方法包括以下步骤：

1)第一时隙，源节点S₁和S₂发送信息给中继节点R，中继节点用一部分子载波进行信息解码，用剩余部分子载波进行能量收集；

2)第二时隙，中继节点使用其收集到的能量利用全部子载波转发源节点S₁和S₂的信息；

中继节点的子载波分配问题建模为：

满足以下条件

其中，K＝{1,2,3,...,K}表示源节点的子载波集合，G₁和G₂分别表示中继节点用于信息和能量接收的子载波集合，p_r,k'表示中继节点在子载波k'上的发送功率，按照子载波个数进行平均分配，R_s表示源节点S₁和S₂通过两个时隙传输后获得的信息总速率，ζ表示中继节点的能量转换效率，和分别表示子载波k在S₁→R和S₂→R链路上用于收集能量的功率，|h_1,k|²和|h_2,k|²分别表示子载波k在S₁→R和S₂→R链路上的信道系数，表示子载波k在中继节点上接收到的噪声功率；

通过拉格朗日对偶分解方法获得最优子载波分配：

G₂^*＝K-G₁^* (4)

其中