[发明专利]一种基于非线性能量采集模型的多中继系统动态功率分配方法

摘要

本发明公开了一种基于非线性能量采集模型的多中继系统动态功率分配方法，以系统目的节点中断概率最小化为目标，对工作在非线性能量采集模型下的各个中继节点的功率分割系数和发送功率进行联合优化，寻求最优的功率分配方案，步骤如下：根据信道状态信息得到每个中继节点在第一时隙接收到的信号对第k个中继节点的接收信号按能量采集和信息接收两个模块进行比例为的功率分配；根据非线性能量采集模型得到第k个中继节点采集能量根据放大前传协议将信号转发至目的节点，得到目的节点在第二时隙接收到的信号计算各链路的瞬时信道容量采用最大比合并方式计算得到系统联合中断概率经过一次等价变形处理得最终待优化目标函数；计算得出最优解

主权项

1.一种基于非线性能量采集模型的多中继系统动态功率分配方法，其特征在于，所述的功率分配方法包括下列步骤：S1、信号x在额定发送功率P_s的条件下由源节点s经过信道发送至K个中继节点，第k个中继节点r_k在第一时隙接收到的信号为其中，1≤k≤K，是源节点s与中继节点r_k之间的信道系数，是s与r_k之间的信道噪声；S2、中继节点r_k利用功率分裂器将接收信号分裂为功率比为的独立两路信号，其中一路信号传输至信息接收模块进行信息接收，另一路信号传输至能量采集模块进行能量采集，其中，是中继节点r_k的能量采集与信息接收之间的功率分割系数，满足约束条件S3、根据所述的信号计算中继节点r_k的采集功率S4、中继节点r_k将所述的信号根据放大前传协议转发至目的节点d，得到目的节点d在第二时隙接收到的信号其中，是r_k的放大系数，表示的方差，是r_k的发送功率，是r_k与d之间的信道系数，是r_k与d之间的信道噪声；S5、根据所述的信号计算第k条中继链路s→r_k→d的瞬时信道容量其中，表示源节点s的发送信号通过中继节点r_k到达目的节点d处的接收信号的信噪比；S6、根据所述的瞬时信道容量计算第k条中继链路s→r_k→d发生中断的概率其中R_th是确保中继链路s→r_k→d不发生中断的最低信息传输速率；S7、目的节点d对K个中继节点转发来的信号进行合并，并根据所述的中断概率计算系统联合中断概率S8、将所述的联合中断概率作为待优化的目标函数，对其进行一次等价变形处理，将所述的基于非线性能量采集模型的多中继系统动态功率分配方法转化为对如下数学问题的求解：其中，是中继节点r_k的最大发送功率，表示的方差；S9、对步骤S8所述的数学问题求解，得到最优的功率分配方案1≤k≤K，其中，和分别是求解步骤S8中所述的数学问题得到的第k个中继节点的最优发送功率以及步骤S2中所述的功率分割系数的最优值。