[发明专利]一种采用MRC且适用于SWIPT HDAF协议的中继选择方法

说明书

本发明提出了一种采用MRC且适用于SWIPT HDAF协议的中继选择方法，中继传输过程包括4个阶段：信源节点在(1‑α)T内广播能量信号，中继节点R_k采集能量；中继节点R_k在第一个内接收信源节点广播的信息信号；在第二个内，第一传输节点采用混合解码‑放大转发协议将接收到的信号转发至目的节点；在第三个内，第二传输节点采用混合解码‑放大转发协议将接收到的信号转发至目的节点。本发明在保证链路通信的可靠性的基础上，实现了系统能量效率的最大化，从而能够发挥出多天线系统的最佳性能，信道传输性能达到最好。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体为一种采用MRC且适用于SWIPT HDAF协议的中继选择方法。

背景技术

传统的能量收集(Energy harvesting,EH)技术可以从周围的自然环境中收集能量(如太阳能、风能、振动能等)，但这种能源不能随时获得，也不易于控制。近年来，人们开始关注一种新的能从周围环境的射频信号(Radio-frequency,RF)中收集能量的技术。由于无线网络中的节点周围通常都遍布射频信号(如Wi-Fi信号和蜂窝小区信号等)，如果能够将这些射频信号中携带的能量进行收集并加以利用必然会提高无线网络的生存时间，同时可以进行能量收集和信息处理，因此，无线携能通信(Simultaneous WirelessInformation and Power Transfer,SWIPT)应运而生。信息和能量同时传输，关键在于接收机的设计，现有接收机的接收策略，主要有时间分割(TS)、功率分割(PS)以及TS和PS相结合等几种方式。协作多中继技术是5G的重要技术，混合解码放大转发协议(HDAF)与放大转发(AF)、解码转发(DF)协议相比，能在很大程度上提高系统的性能，成为近年来的研究热点。除此之外，合并技术可有效地提高信噪比从而降低错误率，广泛使用的合并技术有三种：等增益合并、选择合并和最大比合并，其中最大比合并是分集合并技术中的最优选择。

从文献检索的结果来看，应用于多中继的中继选择方法并不多，主要有以下两种选择方法。

第一种是随机选择固定AF方案。当γ_SDγ_th时，信源节点(S)与目的节点(D)之间采用直接传输；否则随机选择一个中继利用AF协议进行协助传输。随机中继选择不必反馈信道状态信息，该算法实现起来简单，由于中继节点和信源节点以及目的节点之间的信道状况也是随机的，时好时坏，采用这种中继选择算法网络性能不稳定，不能很好的确保通信性能。

第二种是基于max-min选择准则的固定AF中继选择方法，即在通过第一跳链路(S→R_k)的瞬时信噪比与通过第二跳链路(R_k→D)的瞬时信噪比之间选出数值较小的瞬时信噪比对应的中继节点，形成中继节点集合；然后，在该集合中找出数值最大的瞬时信噪比，该瞬时信噪比所对应的中继即为选择出的中继。max-min方法是选出一个中继采用固定AF协议同时与信源节点和目的节点进行通信，故为单天线选择方法；它能动态保证较差用户的通信质量，并进而提高传输速率；但是并没有选择利用系统最佳的通信路径，其可靠性有待提高。

需要进一步指出的是，上述两种中继选择方法都采用了固定AF协议，且均未考虑能量效率的问题。AF协议是指中继将接收信号作简单的放大再转发给目的节点，它的优点是系统开销和复杂度小，但也放大了噪声，降低了系统性能。在能源受限的网络中,如无线传感器网络,通常由电池供电的节点在进行更换或对其充电是非常困难的。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种采用MRC且适用于SWIPT HDAF协议的中继选择方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种采用MRC且适用于SWIPT HDAF协议的中继选择方法，具体步骤为：

步骤1：信源节点在内以功率P_s发送导频信号x，目的节点和中继节点接收到信号，其中α为时间转换因子，T为传输总时间；