[发明专利]认知传感网络中基于放大转发双向协作的无线携能通信方法

权利要求书

1.一种认知传感网络中基于放大转发双向协作的无线携能通信方法，认知传感网络由一个主网络和一个认知传感网络组成；主网络包含一对主用户，即主用户PU1和主用户PU2；认知网络由三个传感器节点组成，即传感器节点SN1，传感器节点SN2和中继传感器节点RSN；整个传输过程被分为两个时隙，每个时隙各占传输时间的其特征在于：所述认知传感网络中基于放大转发双向协作的无线携能通信方法包括以下步骤：

1)在第一时隙中，主用户PU1和主用户PU2互相发送信息，会对中继传感器节点产生干扰，传感器节点SN1和传感器节点SN2发送信息给中继传感器节点，中继传感器节点采用功率分割的方式分割接收到的信号，其中一半用于能量收集，另一半用于信息接收；

2)在第二时隙中，主用户PU1和主用户PU2继续互相发送信息，会对传感器节点SN1和传感器节点SN2产生干扰，中继传感器节点利用其收集到的全部能量E放大转发SN1和SN2的信息；

认知传感网络中传感器节点SN1和SN2的发送功率的优化问题建模为：

满足以下条件

其中，P_S1，P_S2和P_p分别表示传感器节点SN1，传感器节点SN2和主用户的发送功率，P_max表示传感器节点SN1和SN2的最大发射功率，σ_a²表示在中继传感器节点上接收信号的噪声功率，η表示能量转换效率，h_SN1,PU1，h_SN2,PU1，h_SN1,PU2，h_SN2,PU2，h_PU1,RSN，h_PU2,RSN，h_SN1,RSN和h_SN2,RSN分别表示传感器节点SN1到主用户PU1，传感器节点SN2到主用户PU1，传感器节点SN1到主用户PU2，传感器节点SN2到主用户PU2，主用户PU1到中继传感器节点，主用户PU2到中继传感器节点，传感器节点SN1到中继传感器节点和传感器节点SN2到中继传感器节点的信道系数，I_th表示认知传感器节点对主用户造成干扰的干扰门限，R表示认知传感网络的速率；

通过两步分解的方法获得上述的传感器节点SN2的最优发送功率为：

其中，

当时，传感器节点SN1的最优发送功率为：

其中，X是当时，方程的对称轴，

ω₁＝|h_SN1,PU2|²|h_SN2,PU1|²-|h_SN1,PU1|²|h_SN2,PU2|²,ω₂＝|h_SN1,RSN|²|h_SN2,PU1|²-|h_SN1,PU1|²|h_SN2,RSN|²；

当时，传感器节点SN1的最优发送功率为：

其中，Y是当时，方程的对称轴，

ω₃＝|h_SN1,PU1|²|h_SN2,PU2|²-|h_SN1,PU2|²|h_SN2,PU1|²,ω₄＝|h_SN1,RSN|²|h_SN2,PU2|²-|h_SN1,PU2|²|h_SN2,RSN|²,

当时，传感器节点SN1的最优发送功率为：

其中，Z是当时，方程的对称轴，G＝ησ_b²|h_RSN,SN2|²，A＝η|h_SN2,RSN|²|h_RSN,SN1|²，C＝ησ_b²|h_RSN,SN1|²，B＝η(P_P|h_PU1,RSN|²+P_P|h_PU2,RSN|²+σ_a²)|h_RSN,SN1|²，E＝η|h_SN1,RSN|²|h_RSN,SN2|²，D＝P_P|h_PU1,SN1|²+P_P|h_PU2,SN1|²+σ_c²，H＝P_P|h_PU1,SN2|²+P_P|h_PU2,SN2|²+σ_d²，F＝η(P_P|h_PU1,RSN|²+P_P|h_PU2,RSN|²+σ_a²)|h_RSN,SN2|²，ω₅＝|h_SN1,RSN|²|h_SN2,PU1|²-|h_SN1,PU1|²|h_SN2,RSN|²,ω₆＝|h_SN1,RSN|²|h_SN2,PU2|²-|h_SN1,PU2|²|h_SN2,RSN|²,σ_b²表示在中继传感器节点上射频信号转换为基带信号产生的噪声功率，σ_c²表示在传感器节点SN1上接收信号的噪声功率，σ_d²表示在传感器节点SN2上接收信号的噪声功率；

当时，传感器节点SN1的最优发送功率为：

其中,

所述步骤2)中，传感器节点SN1和传感器节点SN2上获得的速率表示为：

经过两个时隙的传输后，认知传感器网络的速率表示为：

2.如权利要求1所述的认知传感网络中基于放大转发双向协作的无线携能通信方法，其特征在于：所述步骤1)中，中继传感器节点获得的能量表示为：