[发明专利]一种双中继节点交替能量收集和信息中继的协作通信系统及其通信方法

摘要

本发明提出了一种由两个中继节点进行中继转发的协作通信模型，其中，每个中继节点具有信息中继和能量收集的功能，节点依赖无线收集的能量保证信息的传输，无需额外的供电装置确保信息的转发，同时两节点周期性切换数据传输和能量收集的角色，无需间断系统信息传输的过程，保证系统较高的通信效率和吞吐量。提出了双中继节点交替能量收集和信息中继的通信方法，不同于全双工单中继节点的工作模式，避免了全双工操作导致中继节点的自干扰，克服了节点同时收发的系统实现困难，通过两个工作在半双工模式下的中继节点协作达到全双工通信的效果。

主权项

一种采用两个中继节点交替进行无线能量收集和数据转发的协作通信系统，该系统由一个源节点‑目的节点对和两个中继节点组成，其中，源节点和目的节点具有稳定的能量源，中继节点能量受限，需要从周围环境所采集的射频信号中获取能量，以将从源节点接收到的信息转发给目的节点，源节点与目的节点之间不存在直达链路，两者之间的通信必须通过中继节点的转接，每个节点安装一个全向天线并且采用半双工方式工作；源节点以数据包为单位进行数据的发送，每个数据包的转发对应两跳，即：源节点至中继节点的第一跳和中继节点至目的节点的第二跳，相应的，每一跳对应一个固定长度的时间块；两个中继节点具备能量收集EH和信息传输IT的功能，并周期性的互相切换IT和EH的角色，当信息从源节点到目的节点通过充当数据传输角色的IT中继转发的时候，另外一个中继节点充当能量收集角色的EH中继，从所接收的无线信号中收集能量并存储在电池中备用，对应于每个数据包转发的两跳过程，EH中继节点收集第一跳中由源节点广播的信号中的能量以及第二跳中由正在转发数据的IT中继所广播的信号的能量，保证了两跳无线信号能量的有效充分采集和利用，当固定数量的数据包传输完毕并且IT中继节点中之前所收集的能量被用完的时候，两个中继节点互相交换角色，分别在下一轮周期中进行能量收集和数据传输；虽然两个中继节点都工作在半双工模式，所有由源发往目的节点的数据包传输过程并没有被打断，两个中继节点的交替进一步保证了系统的通信效率和吞吐量。