[发明专利]一种基于无线数能同传的协同中继资源分配方法

说明书

本申请公开了一种基于无线数能同传的协同中继资源分配方法，包括中继选择向量设计、源节点波束向量设计、功率分割比例设计和中继节点的发送功率分配四个部分，基于无线数能同传技术和协作中继技术进行建模，采用选择性解码并转发中继，并且采用时间相关性信道，尽可能节约中继收割到的能量，具体探讨信号在传输过程中的信号功率分割比例、中继的选择等问题，通过发明提出的算法，实现信号在传输过程中选择一条相对最优的路径，在满足节约能量的同时提高信号传输的吞吐量。

技术领域

本申请涉及无线数能同传技术领域，特别涉及一种基于无线数能同传的协同中继资源分配方法。

背景技术

能量收集(Energy Harvesting，EH)技术因其能为无线传感网络等能量受限网络提供稳定的能量并延长网络生命周期而具有大好发展前景。能量收集技术的能量来源不仅包括周围环境的大多数自然能源，如太阳能、光能、风能、热能、化学能等，还可以将接收的周围无线信号转化成一种电能，如人工获取的射频(Radio Frequency，RF)信号。而基于RF信号的能量收集因其可以不受天气环境影响并提供稳定能量成为研究热点。

随着越来越多的设备正在接入移动网络，设备与设备之间的通信也日益频繁。但是，网络节点之间的通信质量通常会受到信道波动的极大影响。因此为了保证网络节点之间的正常通信，可以采用中继协作方式，通过配置一个中继节点协助进行数据信息的转发。但是，为了避免产生因为中继进行转发服务消耗能量而对自身工作带来的负面影响，就需要选择更加合适的方式来对中继进行额外的能量供应。广大学者提出了无线数能同传技术(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT)的概念。无线数能同传技术能够实现数据和能量的同时传输，使设备在传输信息的同时可以从射频信号中收割能量，解决设备自身的能量供应问题，节约了很多能量，极大的减少了碳排放。此时再加入协同中继技术(Cooperative Relay,CoR)就显得尤其重要了。采用中继技术，网络的覆盖范围可以得到巨大的提升，而衰落带来的性能骤降问题也可以得到缓和，因此发送端的传输功率也可以有效的降低，从而节省能量。

目前基于SWIPT的协同中继技术的研究主要有三个方向：

第一种是理想的中继协议，这种中继协议是能量收割和信息解码在相同的时隙中通过相同的信号完成，目前在事实上是不可行的，只是一种理想状态；

第二种是时间切换中继协议，其中，每个周期被分成三个子时隙，第一个子时隙用于进行能量收割，而第二个子时隙用来数据信息的解调，然后在第三个子时隙中，中继将接收到的源节点数据信息转发给目的节点；

第三种协议是功率分割中继协议，在功率分割中继协议中，接收到的射频信号被按照一定的比率被分为两个功率流，部分用作EH，剩余的部分用作ID。然后，中继节点将信息转发到目的地。

但是，上述三个方向中并未涉及到基于能量收割中继网络中的中继选择，并且当前对于针对中继节点的能量使用、中继节点的数据转发正确性、协同中继的信号处理等未提供相应的解决方案。

发明内容

基于此，本申请公开了以下技术方案。

一方面，提供了一种基于无线数能同传的协同中继资源分配方法，包括：

依据无线数能同传网络模型的架构分配相应的传输协议；

在源节点向当前选中的协作中继节点传输数据时，获取该协作中继节点的接收信号、接收功率、接收能量和吞吐量；

在所述协作中继节点向目的节点传输数据时，获取目的节点的接收信号以及源节点到目的节点的端到端可达吞吐量；

基于所述端到端可达吞吐量通过迭代的方式算出最优资源分配。