[发明专利]一种信能同传中继网络中的协作传输方法

说明书

本发明公开了一种信能同传中继网络中的协作传输方法，其实现步骤为：1)源节点向中继节点发送数据包；2)各中继节点根据自身的能量状态判断是否对源节点进行协作：若进行协作，则对源节点发送的信息进行解码并进行能量收集，反之，则仅进行能量收集；3)所有参与协作且能正确译码的中继，根据瞬时信道信息进行协作中继选择，并由被选择的中继协作转发源节点发送的数据包。本发明可使中继节点根据自身能量状态自适应调整协作传输和能量收集策略，可有效的提升系统的抗中断性能。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种信能同传网络中的中继协作传输方法。

背景技术

中继协作技术通过节点间的相互协作，为目的节点构造“虚拟多天线阵列”从而使接收端获得较高的分集增益，可很好地对抗阴影衰落、多径衰落等的影响。该技术作为提升无线通信系统传输可靠性和传输覆盖范围等的有效途径，受到了广泛的关注和研究。

在协作中继网络中充当中继的节点并非都是充足供能的基站，而往往是一些储能有限的小型终端，这使得系统的性能受限于协作节点所具有的能量。针对节点能量受限问题，2014年Ioannis Krikidis等人在“IEEE Communications Magazine”(《国际电气电子工程师协会通信杂志》)(2014年11月)发表的“Simultaneous Wireless InformationandPower Transfer in ModernCommunication Systems”(《信能同传技术在现代通信系统中的应用》)提出了信能同传技术，可使节点在接收信息的同时从承载信息的射频信号中提取能量用于自身能量补充，达到信息与能量的并行传输，可有效延长网络生存时间、提升系统的性能。针对信能同传的协作中继网络，已有研究从节点的能量收集、功率的分离比率、中继选择方法等对系统进行优化和设计。在信能同传的协作中继网络中，中继节点从源节点发射的信号中解调源节点发送的信息，同时将射频能量转化为电势能储存在自身的储能装置中，在下一时隙消耗节点自身的能量协助源节点进行数据转发。在现有的研究中，并未考虑到中继节点在单位时隙内进行数据转发的最低能量开销。这样一方面，仅依靠信道质量所选择出的中继节点，有可能会因为节点的能量较少不能完成协作转发。使得网络的分集增益既受限于网络中继节点的个数，同时也受限于节点自身的能量状态；另一方面，在中继节点储存能量较少的情况下，若与储存能量较多的中继节点采用相同的功率分离比率，不利于能量较少的中继节点进行能量收集，从而影响系统的整体性能。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在联合考虑信道质量、节点能量状态、节点能量收集，提出一种信能同传中继网络中的协作传输方法，实现可根据中继节点不同的能量状态调整每个中继节点的协作策略与能量收集策略，使系统的性能得到相应的提升。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种信能同传中继网络中的协作传输方法，包括至少一个源节点和目的节点，以及至少两个中继节点；所述方法包括如下步骤：

S1源节点向中继节点发送数据包，各中继节点根据自身的能量状态判断是否对源节点进行协作；

S2若中继节点对源节点进行协作，则对源节点发送的信息进行解码并进行能量收集；若中继节点不对源节点进行协作，则仅从源节点发送的信号中进行能量收集；

S3所有参与协作且对源节点发送的信息能正确译码的中继节点，测量自身与目的节点间链路的瞬时信道增益，根据测量结果进行协作中继选择，并由被选择的中继协作转发源节点发送的数据包。

需要说明的是，步骤S1的具体实施如下：

1.1)源节点S对将要发送的数据包进行编码和调制后，将信号以P_S的功率发送给中继节点R_i，i∈{1，...，N}，N为网络中中继节点的总数；