[发明专利]一种无线携能协作通信方法

说明书

本发明公开了一种无线携能协作通信方法包括步骤：获取通信系统的射频干扰统计参数信息和链路信道统计参数信息；分别获取当前时间帧中通信系统中源端至目的端链路的信道瞬时状态信息、源端至中继端链路的信道瞬时状态信息以及中继端至目的端链路的信道瞬时状态信息；分别计算源端至目的端链路的可达速率、中继端至目的端链路的可达速率和源端至中继端链路的可达速率；若中继端具备转发信息的条件，则将所述源端的信息通过所述中继端传输至所述目的端；否则将所述源端直接将信息传输至所述目的端。本发明公开的一种无线携能协作通信方法，利用射频干扰信号提高中继端的能量收集能力实现通信系统吞吐量的提升。

技术领域

本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种无线携能协作通信方法。

背景技术

在无线传感网中，由于传感器节点的尺寸限制，往往无法配备两根及以上天线，因此难以通过多输入多输出技术实现空间分集，从而系统性能的提升受到很大制约。使用无线协作中继，可以实现空间分集的另一种形式——协作分集，从而可以低成本地改善无线传感网的覆盖、降低传感器节点功耗和提高网络容量。因此，无线协作中继技术是无线传感网维持节点间连接、延长网络寿命和提高网络容量的一项关键技术。然而，由于协作中继转发数据信息需要消耗额外的能量，使用电池供电的节点频繁地充当协作中继，将会加速其死亡。此外，在许多应用场合，出于自我保护的目的，无线节点也往往不愿意消耗自身能量充当中继协作转发数据。由此，中继节点能量受限是协作中继技术应用推广必须解决的难题。解决此难题的一个直接方法是在中继节点安装能量收集装置，通过收集外部能量为中继节点转发数据供电。利用光、风、热、频谱环境及机械振动等周边自然资源收集能量属于被动式能量收集，其效率和有效性受到各种环境因素的影响，可靠性往往比较差。一个更为有效可行的方法是利用射频能量收集技术，即中继通过收集源端发送的射频信号进行收集能量。由于源端发送的射频信号是可控的，因此可为中继提供稳定可靠的供电。该方法尤其适用于源端具有固定供电能源(如可接入电网或方便更换电池的基站或无线访问接入点)且需无固定供电能源的中继节点(如传感器节点)扩大无线覆盖范围的场合。

目前关于无线携能协作通信系统的已有研究为方便起见，均假设源与目的端之间不存在直达链路，而且中继在一个时间帧收集的能量必须用于同一个时间帧的数据转发。虽然该中继能量收集方式可在解决中继能量受限问题的同时，扩展源与目的端的通信距离，但中继收集到的能量非常有限，系统吞吐量性能有待进一步提高。特别地，当源端与目的端之间存在直达链路时，基于一个帧内进行能量收集和信息转发实现的协作分集增益是可以忽略不计的。此外，在实际的无线通信网络环境中，往往存在许多射频干扰，这些射频干扰一方面会导致信息接收性能变差，另一方面也可为中继射频能量收集所用。

现有技术中由于中继收集到的能量非常有限无法彻底解决中继能量受限的问题，以及该技术如何在存在直达链路和射频干扰的一般应用场景中实现高性能的无线携能协作通信系统的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种无线携能协作通信方法，解决了现有技术中中继端能量收集不足、信息转发能力弱导致的系统吞吐量性能差的问题。

本发明实施例提供了一种无线携能协作通信方法，包括：

S1、获取通信系统的射频干扰统计参数信息和链路信道统计参数信息，初始化中继端能量缓冲状态和信息缓冲状态并计算中继端接收信干噪比阈值；

S2、分别获取当前时间帧中通信系统中源端至目的端链路的信道瞬时状态信息、源端至中继端链路的信道瞬时状态信息以及中继端至目的端链路的信道瞬时状态信息；

S3、根据所述源端至目的端链路的信道瞬时状态信息计算源端至目的端链路的可达速率；

S4、根据所述源端至目的端的可达速率、中继端的信息缓冲状态以及中继端至目的端链路的信道瞬时状态信息，计算中继端至目的端链路的可达速率；

S5、根据所述源端至中继端链路的信道瞬时状态信息计算源端至中继端链路的可达速率；