[發(fā)明專利]基于噴泉碼數(shù)據(jù)包分割的協(xié)作中繼網(wǎng)絡無線信能同傳方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710254029.6
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107071749B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設計）人: 易本順;向勉;姚渭箐
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H04W4/06
• 分類號: H04W4/06;H04W24/06;H04W28/02;H04W28/22
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魏波

1.一種基于噴泉碼數(shù)據(jù)包分割的協(xié)作中繼網(wǎng)絡無線信能同傳方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：源節(jié)點對信息進行噴泉編碼并向中繼節(jié)點、目的節(jié)點廣播噴泉編碼數(shù)據(jù)包；

其中所述噴泉編碼采用LT碼；具體實現(xiàn)過程為噴泉碼編碼器對接收到的K個信源數(shù)據(jù)包進行異或運算，源源不斷產(chǎn)生N個噴泉編碼數(shù)據(jù)包，其中，N＞K；

步驟2：中繼節(jié)點對其本身的能量狀態(tài)或信息譯碼狀態(tài)進行監(jiān)測；

步驟3：中繼節(jié)點根據(jù)監(jiān)測到的自身能量狀態(tài)值或信息譯碼狀態(tài)值，自適應調(diào)整用于能量收集和數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包數(shù)量分割參數(shù)ρ與1-ρ，ρ∈(0,1)；

步驟4：中繼節(jié)點根據(jù)能量收集的數(shù)據(jù)包分割參數(shù)ρ進行能量收集，中繼節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包分割參數(shù)1-ρ進行協(xié)作數(shù)據(jù)傳輸或信息譯碼后協(xié)作數(shù)據(jù)傳輸，并利用中繼節(jié)點收集到的能量轉發(fā)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)至目的節(jié)點；

步驟5：目的節(jié)點解碼分別來自源節(jié)點和中繼節(jié)點噴泉編碼數(shù)據(jù)包，恢復信號。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于噴泉碼數(shù)據(jù)包分割的協(xié)作中繼網(wǎng)絡無線信能同傳方法，其特征在于：步驟1中，源節(jié)點S以已知的功率P_S向目的節(jié)點D與中繼節(jié)點R發(fā)送信號x_S，目的節(jié)點D接收到的信號為：

其中，h_SD為源節(jié)點S到目的節(jié)點D的信道衰落系數(shù)，n_D為目的節(jié)點接收天線的高斯白噪聲，其均值為0，方差為

令W₁代表傳輸帶寬，目的節(jié)點D獲得的最大傳輸速率為：

中繼節(jié)點R接收到的信號為：

其中，h_SR為源節(jié)點S到中繼節(jié)點R的信道衰落系數(shù)，n_R為中繼節(jié)點接收天線的高斯白噪聲，其均值為0，方差為

從源節(jié)點S收集到的能量功率為：

其中，η為能量轉換效率；

從源節(jié)點S獲得的最大傳輸速率為：

3.根據(jù)權利要求1所述的基于噴泉碼數(shù)據(jù)包分割的協(xié)作中繼網(wǎng)絡無線信能同傳方法，其特征在于：步驟3中，中繼節(jié)點采用放大轉發(fā)和譯碼轉發(fā)兩種工作模式進行數(shù)據(jù)協(xié)作傳輸。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于噴泉碼數(shù)據(jù)包分割的協(xié)作中繼網(wǎng)絡無線信能同傳方法，其特征在于：當中繼節(jié)點采用放大轉發(fā)工作模式進行數(shù)據(jù)協(xié)作傳輸時，以啟動中繼節(jié)點所需最小能量為閾值，當能量收集模塊的儲能量接近該閾值時，設置分割參數(shù)為1，即將接收到的數(shù)據(jù)包全部用于取能；當儲能量為電池最大容量時，設置分割參數(shù)為0，即將接收到的數(shù)據(jù)包全部用于信息譯碼；當儲能量介于最小閾值與電池最大容量之間時，將電池最大容量和實時能量差與電池最大容量和最小能量差的比值作為反饋值；

則能量收集的數(shù)據(jù)包分割參數(shù)ρ為：

其中，E_state表示中繼節(jié)點當前儲能量，E_total為額定的能量收集模塊能夠存儲的能量總量，E_min為啟動中繼節(jié)點所需最小能量。

5.根據(jù)權利要求4所述的基于噴泉碼數(shù)據(jù)包分割的協(xié)作中繼網(wǎng)絡無線信能同傳方法，其特征在于：E_min＝P_RmT，其中P_Rm為中繼節(jié)點固定消耗功率，T為工作時間。

6.根據(jù)權利要求3所述的基于噴泉碼數(shù)據(jù)包分割的協(xié)作中繼網(wǎng)絡無線信能同傳方法，其特征在于：當中繼節(jié)點采用譯碼轉發(fā)工作模式進行數(shù)據(jù)協(xié)作傳輸時，根據(jù)中繼節(jié)點數(shù)據(jù)包譯碼狀態(tài)信息自適應調(diào)整分割參數(shù)值1-ρ，而該工作方式的前提是要求中繼節(jié)點能量始終大于啟動中繼節(jié)點所需最小能量；將噴泉碼特有的可譯集概念作為自適應調(diào)整依據(jù)，將期望的可譯集數(shù)量和當前實際可譯集數(shù)量差與期望的可譯集數(shù)量的比值作為反饋值；

則數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包分割參數(shù)1-ρ為：

其中，R為每次譯碼迭代所期望的可譯集的數(shù)量，r為實際可譯集數(shù)量。