[發明專利]一種基于空域調制的無線攜能中繼傳輸方法

有效

• 申請號: 201710372345.3
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107317617B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（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

本發明公布了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的信息傳輸過程，將空域調制通過編碼轉發的方式引入全雙工無線攜能中繼系統的中繼端中，全雙工無線攜能中繼系統包括源節點、中繼節點、空域調制天線選擇器和目的節點；本發明提供的傳輸方法利用空域調制，包括兩段信息傳輸過程，利用空域調制容量的上界邊界解的近似解得到系統第二段信息傳輸過程的容量，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的系統最優化容量。本發明以單射頻鏈路獲得空分復用增益，提高全雙工無線攜能中繼系統的系統容量。

技術領域

本發明屬于無線通信領域，涉及無線攜能中繼傳輸技術，具體涉及在時間切換機制下的無線攜能中繼系統中，利用編碼放大的方式將空域調制技術(Spatial Modulation,SM)應用在中繼節點，從而提升系統容量。

背景技術

目前，能量受限的通信系統運行期限是有限的。為了保證通信網絡的正常連接，定期對供電電池的替換和充電是必要的，但是這樣卻會大大提高系統的花銷。為了解決這個問題，人們開始嘗試從自然資源中收集能量譬如風能、太陽能來供應系統。但是這類方案很大程度上受制于不可控的自然因素。而由于無線信號即可以承載信息又可以承載能量，于是無線攜能通信方案被提出。無線攜能通信方案使得無線通信系統可以得到持續不斷的能量供應同時系統卻不會有花銷的增加，因此具有很大的優勢。

另一方面，近年來利用中繼來提高能量的收集和信息的傳輸效率引起了廣泛的關注。中繼網絡可以同時提高通信的頻譜效率并且提高通信連接可靠性。將無線攜能通信應用到中繼可以很好解決中繼因為能源供應位置不夠靈活的問題。現有文獻記載了無線攜能通信中半雙工(Half Duplexing，HD)中繼方案，包括放大轉發和編碼轉發的兩種中繼方案。然而，在半雙工的方案中，信息傳輸的源節點或者中繼節點在信息傳輸過程中總有一個不工作，從而導致時間資源不能完全利用，進而造成頻譜效率的下降。另有文獻記載在時間切換機制下的采用編碼轉發的全雙工(Full Duplexing，FD)無線攜能中繼方案，需要采用有效方法提升整個系統容量。

發明內容

本發明提供一種基于空域調制的無線攜能中繼傳輸方法，在時間切換機制下的無線攜能中繼系統中，通過編碼放大的方式將空域調制技術(Spatial Modulation,SM)應用在中繼節點，從而提升系統容量。

本發明的原理是：空域調制SM技術是一種不僅將信息比特映射在星座點上，還將額外的信息比特映射在天線序號的新型多天線技術。SM技術具有只激活部分天線發射信息的特質，因此，SM非常適合于應用在無線攜能通信，此時天線不止局限于單一的發射信息或者接收信息的固定安排，而可以靈活隨機選擇天線，從而提高信息容量。為此，本發明提出一種將SM通過編碼轉發的方式應用在中繼端的技術方案，充分利用空域調制以單射頻鏈路可以獲得空分復用增益的優勢，提升在時間切換機制下全雙工無線攜能中繼系統的整個系統容量。

本發明提供的技術方案是：

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進行信息傳輸的整個過程，將空域調制SM通過編碼轉發的方式引入全雙工無線攜能中繼系統的中繼端中，所述全雙工無線攜能中繼系統包括源節點、中繼節點、空域調制天線選擇器和目的節點；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，提高全雙工無線攜能中繼系統的系統容量；包括以下步驟：

1)空域調制天線選擇器激活部分天線發射信息，包括：

11)在中繼節點，一部分天線被空域調制天線選擇器激活，用來接收來自源節點發送的信號；

12)在中繼節點，另一部分未被激活的天線用來轉發來自源節點的信號至目的節點；

2)設置時間切換機制，分為時間切換機制1和時間切換機制2；