[发明专利]一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法

摘要

本发明公开了一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法，包括以下步骤：首先，根据中继节点到源节点与目的节点的距离，确定由距离中继节点较近的节点提供能源来源；其次，根据能源来源节点的不同，给出最优传输时隙时间分配方法；最后，按照所获最优时间分配比例0＜α^*＜1，整个传输时隙T分为三个阶段，第一阶段，能量源占用α^*T进行能量传输，第二阶段，源节点占用(1‑α^*)T/2参与信息传输，第三阶段，中继节点占用剩余时长参与协作传输。

主权项

1.一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据中继节点到源节点与目的节点的距离，确定由距离中继节点近的节点提供能源来源；如果源节点与中继节点的距离小于目的节点与中继节点的距离，则源节点向中继发送能量信号，作为中继节点的能量来源，如果目的节点与中继节点的距离小于源节点与中继节点的距离，则目的节点向中继发送能量信号，作为中继节点的能量来源；2)根据能源来源节点的不同，分别给出最优传输时隙时间分配方法得到最优时间分配比例α^*，其中0＜α^*＜1；源节点或目的节点以最优的时长α^*T广播能量信号，其中，最优的时间分配比例α^*确定如下：情况1：源节点作为能量源时，根据系统吞吐量τ＝R(1‑P_out)(1‑α)/2，首先要确定系统中断概率P_out与时间分配比例的关系，关系如下：其中，α为时间分配比例，γ_th＝2^2R‑1为信噪比门限，R为系统传输速率，d₁为源节点到中继节点的距离，d₂为中继点到目的节点的距离，m为路径损耗指数，σ_r²为中继节点的接收噪声，σ_d²为目的节点的接收噪声，P_s为源节点能量信号发送功率，P_I为源节点的信息信号发送功率；由此，系统的吞吐量可表达为由于表达式过于复杂，通过一维搜索获得最优的α^*使得吞吐量达到最大；情况2：目的节点作为能量源时，根据系统吞吐量τ＝R(1‑P_out)(1‑α)/2，首先要确定系统中断概率P_out与时间分配比例的关系，关系如下：其中，P_d为目的节点能量信号发送功率；由此，系统的吞吐量可表达为令由于变量t与α是一一对应关系，经化简，最优时间分配比例α^*对应的最优t^*满足一个多项式，即：A₃t³+2A₃t²+A₃t‑4＝0，通过迭代算法获得最优的时间分配比例α^*；3)按照所获最优时间分配比例α^*，整个传输时隙T分为三个阶段，第一阶段，能量源以最优的时长α^*T进行能量传输，第二阶段，源节点占用(1‑α^*)T/2参与信息传输，第三阶段，中继节点占用剩余时长参与协作传输，其中T为一个时隙的长度。