[发明专利]无线携能双向中继网络中面向用户公平性的容量最大化传输方法

说明书

本发明提出一种无线携能双向中继网络中面向用户公平性的容量最大化传输方法，该方法将系统完整的信息传输分为第一、第二、第三传输阶段，各阶段所占时间比例分别为Δ₁、Δ₂和Δ₃；在第一传输阶段，用户节点S向中继节点R发送信号；在第二传输阶段，用户节点D向中继节点R发送信号；在第三传输阶段，中继按照比例将接收到的两用户节点的信号分别分割为两部分，信号的一部分进入能量捕获单元，而另一部分则进入译码单元；通过最优化功率分割比例和自适应调整S和D的传输速率，本发明可以自适应不同公平性要求、信道增益条件及传输时间比例，实现公平性容量效用最大化。与等比例功率分割和S、D等传输速率两方案对比，本发明可以显著提高公平性容量效用。

技术领域

本发明涉及无线携能双向中继网络通信领域，尤其是一种无线携能双向中继网络中面向用户公平性的容量最大化传输方法。

背景技术

在实际应用场景中经常需要节点间交换信息，双向中继作为一种简单易实现的信息交换技术，有着十分重要的研究价值。在双向中继传输中，中继将获得的源-宿节点信息分别进行译码、放大、压缩处理，然后将信息转发至源、宿节点处。相关研究结果表明译码式双向中继较压缩前传式具有易操作、实现复杂度低的优势；同时，相比于放大式中继由于放大夹杂的噪声而额外耗费能量的情况，译码式中继可以滤除噪声从而避免能量浪费，并为系统带来较大的吞吐量。故本发明中继节点处采用译码式处理。

此外，无线信号具备自携能特性。换言之，源、宿节点向中继节点发送的无线信号既可以用作传统的信息传输，亦可以作为无线能量的载体。对应地，中继节点处既可以选择译码收到的信号；亦可选择从收到的信号中提取能量并存储以备后续传输所需；或将信号分割，一部分用于信号译码，另一部分用于能量提取。基于无线携能技术的信号分割方案尤其适用于节点无固定能量供应(即为无源节点)但又需要传输信息的场景，尤其当中继为无源节点时，必须采用功率分割方案以获取可用能量，并协助一对源、宿节点传输信息。目前无线携能双向中继网络集中于：1)相同传输速率(即速率绝对公平)下的能量分割方法，2)不考虑公平性的能量分割方法。目前研究都没有解决当两用户节点至中继的距离、不同节点传输信号的时间不同时，如何分割两用户节点发出的信号功率和调配两用户的传输速率以实现不同传输速率公平性要求下的系统容量最大化问题。因此，需要一种面向用户公平性的容量最大化传输方法。

发明内容

发明目的：为解决上述技术问题，本发明提出一种无线携能双向中继网络中面向用户公平性的容量最大化传输方法。

技术方案：本发明提供的技术方案为：

无线携能双向中继网络中面向用户公平性的容量最大化传输方法，所述双向中继网络包括用户节点S、用户节点D和中继节点R，中继节点R为无源节点；该方法包括步骤：

(1)定义用户节点S、D通过中继节点R交互信息的整个过程所占用的时间为T；将T按照时间顺序，以占比比例为Δ₁、Δ₂、Δ₃分为第一、第二、第三传输阶段，Δ₁+Δ₂+Δ₃＝1，Δ₁≥0，Δ₂≥0，Δ₃≥0其中：

第一传输阶段中，用户节点S向中继节点R发送信号；

第二传输阶段中，用户节点D向中继节点R发送信号；