[发明专利]一种基于能量收集多信源中继协作通信系统的功率分割因子优化方法

说明书

一种基于能量收集多信源中继协作通信系统的功率分割因子优化方法，包括如下步骤：步骤S1、两信源节点通过中继节点R将信息转发至目的节点，在第一时隙中，广播信号至中继节点R；步骤S2、中继节点R基于能量收集技术同时实现信息译码与能量收集，功率分割协议下，功率分割因子为ρ(0≤ρ≤1)，可获取两信源节点到中继节点R的信噪比；步骤S3、根据香农公式获取两信源节点到中继节点R及中继节点R到目的节点的信道容量，译码转发协议下，获取两信源中继协作通信系统的信道容量；步骤S4、优化中继节点R的功率分割因子ρ，对能量收集和信息译码两部分功率进行优化分配，使两信源节点到目的节点的系统信道容量最大化。本发明结合了协作和能量收集技术，实现了分集增益，突破了无线通信领域中能量供应和终端能耗的瓶颈，提高了能量效率和频谱效率，延长了网络的整体使用周期。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于能量收集多信源中继协作通信系统的功率分割因子优化方法。

背景技术

随着无线通信技术及其在各领域应用的飞速发展，现有的无线频谱资源变得紧张，如何提高频谱利用率和数据传输速率成为无线通信中亟待解决的问题。同时，在一些偏远地区，中继节点无法由电缆正常供电，或由电池供电，都降低了中继节点的使用寿命，那么如何延长通信设备的生命周期，实现信息的正常传输就显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于能量收集多信源中继协作通信系统的功率分割因子优化方法，结合了协作和能量收集技术，实现了分集增益，突破了无线通信领域中能量供应和终端能耗的瓶颈，提高了能量效率和频谱效率，延长了网络的整体使用周期。

本发明提供一种基于能量收集多信源中继协作通信系统的功率分割因子优化方法，包括如下步骤：

步骤S1、两信源节点S1、S2通过中继节点R将信息转发至目的节点，在第一时隙中，S1、S2广播信号至中继节点R；

步骤S2、中继节点R基于能量收集技术同时实现信息译码与能量收集，功率分割协议下，功率分割因子为ρ(0≤ρ≤1)，可获取两信源节点到中继节点R的信噪比；

步骤S3、根据香农公式获取两信源节点S1、S2到中继节点R及中继节点R到目的节点的信道容量，并通过译码转发协议，获取两信源中继协作通信系统的信道容量；

步骤S4、优化中继节点R的功率分割因子，并对能量收集和信息译码两部分功率进行优化分配，使两信源节点S₁、S₂到目的节点的系统信道容量最大化。

作为本发明的进一步技术方案，步骤S1中，在第一时隙内，两信源节点S₁、S₂广播信号到中继节点R；两信源节点S₁、S₂的传输信号为x_i(E[|x_i|²]＝1)，发射功率分别为P_i(i＝1,2)；N_R为中继节点R的加性高斯白噪声矩阵，各分量相互独立的均值为零、方差为的复高斯随机变量；则中继节点R的接收信号表达式为

其中，为信源节点S_i(i＝1,2)到中继节点R的信道增益。

进一步的，步骤S2中，中继节点R的功率分割因子为ρ(0≤ρ≤1)，中继节点R将接收信号中进行能量吸收，进行接收信息译码，则两信源节点S₁、S₂到中继节点R的信噪比为：

进一步的，步骤S3中，中继节点R从两个信源节点S₁、S₂中收集总能量为：