[發(fā)明專利]一種基于空域調制的無線攜能中繼傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710372345.3
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107317617B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 程翔;曲韋霖;張萌
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H04B7/155
• 分類號: H04B7/155
• 代理公司: 11360 北京萬象新悅知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃鳳茹

1.一種基于空域調制的無線攜能中繼傳輸方法，針對全雙工無線攜能中繼系統(tǒng)的信息傳輸過程，將空域調制通過編碼轉發(fā)的方式引入全雙工無線攜能中繼系統(tǒng)的中繼節(jié)點中，所述全雙工無線攜能中繼系統(tǒng)包括源節(jié)點、中繼節(jié)點、空域調制天線選擇器和目的節(jié)點；所述傳輸方法利用空域調制，以單射頻鏈路獲得空分復用增益；包括以下步驟：

1)在中繼節(jié)點，由空域調制天線選擇器激活部分天線發(fā)射信息；被激活的天線用來接收來自源節(jié)點發(fā)送的信號；未被激活的天線用來轉發(fā)來自源節(jié)點的信號至目的節(jié)點；

2)設置時間切換機制，包括如下步驟：

21)利用時間段將整個信息傳輸過程分配為第一階段和第二階段；第一階段為中繼收集能量過程，第二階段為信息傳輸過程；

22)根據第一階段和第二階段中，中繼節(jié)點收到源節(jié)點信號是作為能量收集還是作為有效信息，設置不同的時間切換機制；

3)采用空域調制編碼轉發(fā)的方式，使用時間切換機制實現(xiàn)基于空域調制的無線攜能中繼傳輸，具體執(zhí)行以下步驟：

31)在中繼收集能量過程中，中繼天線收集來自源節(jié)點發(fā)送信號的能量；即中繼節(jié)點利用中繼天線收集自源節(jié)點向中繼節(jié)點發(fā)送的信號，并將信號作為能量進行收集；

32)在信息傳輸過程中，首先利用空域調制天線選擇器激活多根中繼天線中的一部分，源節(jié)點向此激活的部分天線發(fā)送信號，同時中繼節(jié)點對收到的信息進行編碼，并由未激活的另一部分天線將編碼后的信號轉發(fā)至目的節(jié)點；

33)信息傳輸過程包括兩段信息傳輸過程，第一段為源節(jié)點至中繼節(jié)點的信息傳輸、第二段為中繼節(jié)點至目的節(jié)點的信息傳輸；將兩段信息傳輸過程中的容量較小值，作為所述全雙工無線攜能中繼系統(tǒng)的系統(tǒng)最優(yōu)化容量。

2.如權利要求1所述基于空域調制的無線攜能中繼傳輸方法，其特征是，步驟22)設置不同的時間切換機制，所述時間切換機制分為時間切換機制1和時間切換機制2；具體為：若第一階段中繼節(jié)點收到源節(jié)點信號作為能量收集，第二階段中繼節(jié)點收到源節(jié)點信號作為有效信息同時中繼節(jié)點將信號進行編碼轉發(fā)至目的節(jié)點，則設置為時間切換機制1；若第一階段中繼節(jié)點收到源節(jié)點信號作為有效信息，第二階段中繼節(jié)點收到源節(jié)點信號作為能量收集同時中繼節(jié)點將信號進行編碼轉發(fā)至目的節(jié)點，則設置為時間切換機制2。

3.如權利要求1所述基于空域調制的無線攜能中繼傳輸方法，其特征是，步驟33)具體執(zhí)行以下步驟得到系統(tǒng)最優(yōu)化容量：

331)根據中繼節(jié)點信號噪聲干擾比，通過式(7)計算得到第一段源節(jié)點至中繼節(jié)點信息傳輸過程的信息容量；

R₁＝(1-α)×log₂(1+γ₁) 式7

其中，R₁為源節(jié)點與中繼節(jié)點間的信息容量；γ₁表示中繼節(jié)點處的信號噪聲干擾比；α為時間分配系數；

332)根據空域調制的性質，通過式(14)計算得到第二段中繼節(jié)點至目的節(jié)點的信息容量；

R₂＝(1-α)C_upper 式14

其中，R₂為中繼節(jié)點與目的節(jié)點間信息容量的近似解；C_upper是空域調制容量上界近似解；當C_upper1≤C_upper2，C_upper取C_upper1；當C_upper1＞C_upper2，C_upper取C_upper2；C_upper1是中繼節(jié)點處于低信噪比容量的近似解；C_upper2是中繼節(jié)點處于高信噪比容量的近似解；

333)取步驟331)所得信息容量與步驟332)所得信息容量的最小值，作為所述全雙工無線攜能中繼系統(tǒng)的系統(tǒng)最優(yōu)化容量。