[发明专利]无线数能同传协作通信中的一种中继转发和资源分配方法

权利要求书

1.一种无线数能同传协作通信中的一种中继转发和资源分配方法，其特征在于，包括：

A1、确定网络模型；具体包括以下分步骤：

S11、假设有一个源发送节点S，M个中继节点，一个目的节点D；源节点假设有N_s根天线，第m个中继节点有N_m根天线，目的节点有1根天线；整个通信模式以分周期进行，每个周期长度为T，假设一个中继选择包含L个周期；假设在第l个周期，与第m个中继节点之间的信道衰落矩阵为H_sm,l，大小为N_m×N_s，第m个中继节点与目的节点之间的信道向量为h_md,l，大小为1×N_m；第l个周期内，源节点的发送功率为P_l，源节点的波束向量表示为w_s,l，大小为N_s×1，中继m的发送波束向量表示为w_m,l，大小为N_m×1；m＝1,2,…,M；

S12、每个中继通过半双工的方式运行；在每个周期中，前半周期源节点广播信号给中继节点，中继节点接受到信号并且进行功率分割；所有中继节点采用S-DF方式；其中功率分割后一部分能量信号被作为能量存储起来，另一部分数据信号则进行解调，如果解调成功，则该中继节点在后半周期向目的节点转发数据信息，如果解调失败，则后半周期该中继则处于待机状态；对于每个中继，定义一个信噪比门限γ_th,m，如果该中继接收的信噪比大于此门限，则认为解调成功，否则失败；所有中继节点均只能通过采集RF信号的能量来支持自身数据信息的转发；

A2、以最大化目的节点的可达信息吞吐量为目标函数，以中继点的选择、源节点的最优波束向量、中继点的功率分割比例和中继节点发射功率作为约束，得到优化问题；具体包括以下分步骤：

S51、在第二时隙，确定n_D,l为目的节点的接收端噪声，方差记为目的节点S在后半周期接收到的信号为

对于中继m的发送波束向量，可以使用经典的方式，即

进而将式(12)代入后目的节点的吞吐量可以表示为

综合考虑，目的节点在第l个周期的可接受吞吐量为

R_l＝min(R_m,l,R_D,l) (14)

S52、考虑到多周期的优化，在指定L个周期内选择同一个中继，考虑在多个周期内最大化总体的可达吞吐量；可得到优化的最终问题P1为

(P1)

||w_s,l||＝1

其中，ρ_m,l表示第l个周期内第m个中继节点的功率分割比例，M表示中继节点总数，L表示一个中继选择包含的总周期数，Q_m,l+1表示第l+1个周期结束时第m个中继节点的剩余能量，Q_m,l表示第l个周期开始时第m个中继节点自身已有能量，E_m,l表示第m个中继节点能量接收量，r_m,l表示第m个中继节点的可达速率，γ_m,l表示第m个中继节点的数据信号接收信噪比，P_m,l表示第m个中继节点在第l个周期后半部分的发送功率，T表示一个周期的长度，I()为指示函数，表示第l个周期内第m个中继节点的解码消耗函数；

A3、通过求解步骤A2的优化问题，得到资源分配策略、对应的最优吞吐量以及使得目的节点吞吐量最大的中继节点选择方案。

2.根据权利要求1所述的一种无线数能同传协作通信中的一种中继转发和资源分配方法，其特征在于，步骤A2所述目的节点的可达信息吞吐量表达式为其中，R表示目的节点的可达信息吞吐量，L表示一个中继节点选择包含的总周期数，R_l表示目的节点在第l个周期的可接受吞吐量。