[发明专利]基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法

说明书

本发明公开了一种基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法，包括源节点对信息进行喷泉编码并向中继节点、目的节点广播喷泉编码数据包，中继节点对其本身的能量状态或信息译码状态进行监测，中继节点根据监测到的自身能量状态值或信息译码状态值，自适应调整用于能量收集和数据传输的数据包数量分割参数，利用中继节点收集到的能量转发需要传输的数据至目的节点，目的节点解码分别来自源节点和中继节点喷泉编码数据包，恢复信号等五步骤；本发明实现中继节点根据监测到的自身能量状态值或信息译码状态值，自适应调整用于能量收集和数据传输的数据包数量分割参数，解决网络能量受限问题并提高系统传输性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体地涉及一种基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法。

背景技术

协作中继技术利用节点之间的相互协作，形成虚拟多输入多输出系统，可增加系统分集增益、有效抵抗多径衰落并提高信息传输的可靠性。

在协作中继网络中，中继节点往往没有固定的能量供给，使得网络性能受限于中继节点有限的能量。能量收集技术(Energy Harvesting，EH)为能量受限的协作中继网络提供了一种新的有效能源供应方式，其主要以太阳能、风能、热电效应和无线射频能量等作为供能来源。其中无线信息和能量同传技术(Simultaneous Wireless Information andPower Transfer,SWIPT)充分利用无线电信号既是能量载体也是信息载体这一特性，实现信息与能量的同时传输，在无线通信网络中无疑成为备受关注且发展潜力巨大的一种能量补充方法。

信息与能量同时传输时，目前的硬件电路无法在解调信息的同时，收集无线电信号所携带的能量，信号只能择一地被用来进行能量收集或者信息解码。因此，为了实现SWIPT，接收端信号需要在两者之间进行动态切换。常用的切换机制有：时隙切换(TimeSwitch,TS)和功率分割(Power Splitting,PS)。

TS与PS都是基于硬件实现的分割方法，复杂度高、控制不灵活且要消耗额外能量。TS机制在时间上要求同步，实现难度大；PS机制的硬件电路实现复杂，能量消耗大。因此，需要一种无需硬件、控制灵活的SWIPT信息能量分配机制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于喷泉码数据包分割的协作中继网络信息能量同传方法。该方法利用喷泉码特性对接收到的数据包数量进行信息能量比例分割，不需要任何硬件电路，节省能耗，保证了能量有效的高效数据可靠传输。

本发明所采用的技术方案是：一种基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：源节点对信息进行喷泉编码并向中继节点、目的节点广播喷泉编码数据包；

步骤2：中继节点对其本身的能量状态或信息译码状态进行监测；

步骤3：中继节点根据监测到的自身能量状态值或信息译码状态值，自适应调整用于能量收集和数据传输的数据包数量分割参数ρ与1-ρ，ρ∈(0,1)；

步骤4：中继节点根据能量收集的数据包分割参数ρ进行能量收集，中继节点根据数据传输的数据包分割参数1-ρ进行协作数据传输或信息译码后协作数据传输，并利用中继节点收集到的能量转发需要传输的数据至目的节点；

步骤5：目的节点解码分别来自源节点和中继节点喷泉编码数据包，恢复信号。

本发明的有益效果是：

本发明所述的一种基于喷泉码数据包分割的协作中继网络信息能量同传机制根据中继节点的实时能量状态或信息译码状态自适应调整用于信息传输和能量获取的数据包比例，实现信息速率与收集能量之间平衡。不同于传统SWIPT能量信息切换机制，本发明所述SWIPT分割机制不需要硬件电路，节省能耗，操作方便简单，保证信息可靠传输的同时最大化传输速率。