[發明專利]基于多中繼的SWIPT中繼網絡中ARQ協議的實現方法

有效

• 申請號: 201410798696.7
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104539403B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 張超;陳亞偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L1/18
• 分類號: H04L1/18;H04B7/15
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及移動通信技術領域中的中繼協作傳輸協議，特別涉及一種基于多中繼的SWIPT(信能同傳)中繼網絡中ARQ協議的實現方法。

背景技術

中繼協作通信是利用分布式單天線終端間的可用空間分集(spatial diversity)的一種有效策略。由于無線中繼網絡中中繼節點的自然分布特性，在資源受限或大規模的中繼網絡中可以明顯提高無線通信系統的性能。但當源節點發送給目的節點的數據成功解碼時，此時如果再中繼就顯得多余了，考慮到中繼階段要占用信道的一部分帶寬，增強型中繼又或者稱為協作ARQ協議被提了出來，希望取得較好的頻譜效率。

在能量約束的無線中繼網絡，例如無線傳感器網絡中，節點通常配有固定的能量供給裝置，例如，電池。如此，在充電或者更換電池不方便的場景中，中繼網絡的生命時間就會受到限制。從自然環境，如太陽能、風能等收集能量給中繼網絡提供了新的能源供應方式。除了這些常用的能源，從射頻信號中收集能量吸引了越來越多的注意，因為收集的能量多少易于控制。基于信能同傳通信的概念，信息和能量的同時傳輸被提出。接著，兩種實用的接收機結構被設計了出來，分別叫做時間切換(TS)結構和功率分配(PS)結構。信能同傳通信自然而然的被應用到了中繼網絡，在中繼網絡中中繼節點從源節點的射頻信號中收集能量并使用收集到的能量將源節點的信息轉發給目的節點。那么，選擇一個或多個合適的中繼節點對于提高系統的性能是非常重要的。然而對于能量受限的中繼網絡，大部分的研究都集中在中繼節點收集能量的情況，到目前為止，還沒有專門為帶反饋信息的SWIPT無線中繼網絡設計的中繼選擇協議。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中的缺陷，提供了基于多中繼的SWIPT中繼網絡中ARQ協議的實現方法，與傳統傳輸方式相比，該方法可以有效的提高系統的性能。

為達到上述目的，本發明通過如下的技術方案予以實現：

基于多中繼的SWIPT中繼網絡中ARQ協議的實現方法，包括以下步驟：

1)在發送端，源節點首先向網絡中的中繼節點及目的節點廣播所要發送的數據包，并等待來自目的節點的反饋信息，反饋信息為確認信息ACK或非確認信息NACK；

2)在接收端，目的節點根據接收到的數據包進行信息檢測如果信息檢測正確，則向源節點和中繼節點廣播確認信息ACK，若否，則向源節點和中繼節點廣播非確認信息NACK；

3)在由M個能夠進行能量收集的中繼組成的無線中繼網絡中，中繼采用解碼-轉發方式，若中繼接收到來自目節點廣播的確認信息ACK，則進行初始化，即擦除接收到的一切信息和收集到的能量(能量恢復到初始值零)；否則在正確解碼的中繼中選取多個中繼進行重新傳輸數據包的操作；其中，M>1；

若源節點和中繼節點接收到的信息是NACK，則進行如下步驟：

31)各個中繼節點采用的是基于功率分流架構的能量收集模式，每個中繼節點都采用相同的功率分流比率，在由M個中繼節點組成的網絡中，中繼節點根據事先已經確定的功率分流比率ρ接收到的信息進行解碼，其中，0≤ρ≤1；

32)待全部中繼經過解碼后，中繼網絡分為兩部分，一部分是由不能正確解碼的中繼組成，另一部分是由可正確解碼的中繼組成的集合；

33)在能夠正確解碼的中繼組成的集合中，中繼將接收的能量作為本次發送信息所需的能量，在正確解碼的中繼組合中，所有中繼節點都參與到重新傳輸過程，中繼將依次向目的節點發送正確解碼的數據包，每次傳輸將占用一個時隙，在此規定重新傳輸次數為1，即選取的中繼組合中每個中繼只能重新傳輸一次，此后若目的節點仍無法正確接收，則丟棄此時的數據包，源節點則開始下一個新的數據包的傳輸，目的節點則進行等增益方式合并或最大比方式合并。

本發明進一步的改進在于，步驟2)中，在接收端，目的節點根據信息檢測正確與否，若信息檢測正確，目的節點則向源節點和中繼節點廣播確認信息ACK，此時源節點將傳輸下一個新的數據包；否則，則向源節點和中繼節點廣播非確認信息NACK，進入由中繼參與的重新傳輸階段。

本發明進一步的改進在于，步驟3)中，若該中繼網絡沒有可正確解碼的中繼，則沒有由中繼參與的重新傳輸過程。

相對于現有技術，本發明具有如下技術效果：