[发明专利]一种TS中继速率优化方法

说明书

本发明公开了一种TS中继速率优化方法，动态调节每个mn过程中的最优TS系数，使得每个mn过程的速率分别达到最大值，即最大化第二层速率，使得系统性能得到提升。

技术领域

本发明涉及TS系数求解技术领域，更具体的说是涉及一种TS中继速率优化方法。

背景技术

在TS中继方案中，参见附图1，整个通信过程一共可以分为三层，第一层为传输块，第二层称为mn过程，第三层由多个mn过程组成，每个mn过程的m、n参数都是一个随机变量，它们分别为期望为θ₁和θ₂的指数分布。从第三层的角度去看，每个mn过程都会进行一次干扰能量分配，但是有些mn过程不能为每个传输块分配能量，而有些mn过程却不能将所有收集到的干扰能量分配出去。每个传输块得到分配能量的多少直接影响着系统速率。而时间切换(Time Switching，TS)技术是通过时隙切换，将信号按照一定的时间切换系数分配不同的时隙给接收机进行解码或收能的技术。

现有的静态TS系数最优解不能保证每个mn过程都能获得最优速率。

因此，如何最大化每个mn过程的平均速率是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种TS中继速率优化方法，动态调节每个mn过程中的最优TS系数，使得每个mn过程分别达到最大值，即最大化第二层速率，使得系统性能得到提升。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种TS中继速率优化方法，包括：

S1：确定优化目标函数：

其中，α_k表示k-1时刻到k时刻mn过程的TS系数，它的最优值是代表求解出的最优速率；R_k(·)为mn过程的平均速率，其中，和都是关于α_k的函数；为传输块的速率，公式为γ_TS为信号信噪比，公式为Δ为传输块注入能量，公式为其中表示本次mn过程中收集到的干扰能量；表示上一次mn过程结束后能量存储器中剩余的能量，N^*为最优干扰分割份数，为注入能量Δ＝0时传输块的速率，m_k和n_k分别为第k-1到k时刻mn过程干扰阶段传输块个数和通信阶段传输块个数；

S2：求解目标函数:

S21：初始化L,m,n,k＝1；

其中，L为第三层mn过程总数，m和n为每个mn过程的初始数据；

S22：根据N^*＝E[n]计算N^*；

其中，E[n]代表求n的均值；

S23：利用和基于m_k和n_k计算Δ；

其中，表示上个mn过程结束后，能量存储器中所剩余的能量，η为能量转换效率，P_I为干扰功率，T为一个传输块时长，Δ为注入能量，

S24：带入γ_TS，计算R_k(α)；其中，

其中，E_EH为一个传输块EH时隙收集的能量，为第k个mn过程收集干扰的能量；

S25：对R_k(α)使用黄金分割法求解本次mn过程的最优时隙分割系数

S26：更新速率表达式更新k＝k+1；

S27：重复步骤S22～S26，直至k＝L；

S28：累加所有mn过程的速率，并求出得到每个mn动态过程的最优TS系数。