[發(fā)明專利]一種基于能量狀態(tài)的全雙工中繼傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710463555.3
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107359926B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 趙睿;聶志巧;李元健;吳奇;王聰
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H04B7/155
• 分類號: H04B7/155;H04W40/10;H04W40/22;H04W52/24;H04W52/46;H04L5/14
• 代理公司: 35204 廈門市首創(chuàng)君合專利事務所有限公司
• 代理人: 張松亭

1.一種基于能量狀態(tài)的全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，應用在包括信源S、中繼R和目的端D三個節(jié)點的通信系統(tǒng)中，所述中繼為無源節(jié)點，所述方法包括：

步驟1，信源S給信宿D(zhuǎn)發(fā)送測試導頻信號，信宿D(zhuǎn)接收測試導頻信號并計算出其信噪比；

步驟2，信宿D(zhuǎn)將其接收信噪比與其解碼所需最小信噪比進行比較；如果其接收信噪比大于最小解碼所需信噪比T，則執(zhí)行步驟3，否則執(zhí)行步驟4；

步驟3，信宿D(zhuǎn)給信源S反饋信號“1”，信源S與中繼R接收到信宿D(zhuǎn)發(fā)送的信號“1”后，信源S與信宿D(zhuǎn)開始通信，中繼R采集能量；

步驟4，信宿D(zhuǎn)給信源S反饋信號“0”，信源S與中繼R接收到反饋的信號“0”后，中繼R開始對自身能量進行估計，如果中繼R自身能量大于預設閾值，則執(zhí)行步驟5，否則執(zhí)行步驟6；

步驟5，中繼R給信源S和信宿D(zhuǎn)發(fā)送信號“10”，信源S與信宿D(zhuǎn)接收到來自中繼R的“10”信號后，信源S與信宿D(zhuǎn)開始通信，中繼R轉(zhuǎn)發(fā)信息；

步驟6，中繼R給信源S和信宿D(zhuǎn)發(fā)送信號“01”，信源S與信宿D(zhuǎn)接收到來自中繼R的“01”信號后，系統(tǒng)中斷通信，信源S給中繼R發(fā)送能量信號。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于能量狀態(tài)的全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，所述信源和信宿節(jié)點均配置單根天線，中繼節(jié)點配置兩根天線。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于能量狀態(tài)的全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，所述步驟3中，中繼將接收到的信息全部用于采集能量；

由于噪聲功率相對信號功率比較小，所以在進行能量采集時忽略中繼接收到的噪聲功率；中繼在單個時隙內(nèi)采集到的能量表示為：

E_h＝ηP_s|h₂|²,

其中，η表示能量采集效率，0<η<1，P_s表示信源S的發(fā)送功率，h₂表示信源S與中繼R之間的信道參數(shù)。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于能量狀態(tài)的全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，所述步驟5中，在相同的功率下，信源S給信宿D(zhuǎn)發(fā)送信號x_s，滿足中繼R接收到信源S發(fā)送的信號時，中繼R將接收到的信號功率分配ρP用于采集能量，剩余(1-ρ)P用于有用信息解碼轉(zhuǎn)發(fā)，因此R和D接收到的信號可以表示為：

其中，ρ表示功率能量采集中的功率分配因子，P表示中繼R接收到的信號功率，x_r表示中繼R解碼轉(zhuǎn)發(fā)的信息，P_r表示中繼R的發(fā)送功率，h₁表示信源S與信宿D(zhuǎn)之間的信道參數(shù)，h₃表示中繼R與信宿D(zhuǎn)之間的信道參數(shù)，h₄表示自干擾信道參數(shù)，n_d表示信宿D(zhuǎn)接收到的均值為0方差為1的加性高斯白噪聲，n_r表示中繼R接收到的均值為0方差為1的加性高斯白噪聲；

此時，中繼在單個時隙內(nèi)采集到的能量可以表示為：

E_h＝ηρ(P_s|h₂|²+P_r|h₄|²)。

5.根據(jù)權利要求2所述的基于能量狀態(tài)的全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，通信系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括如下三個：

a，信源S與信宿D(zhuǎn)進行通信，中繼采集能量；

此時信宿D(zhuǎn)接收到的信號表示為：

信宿D(zhuǎn)的接收信噪比表示為：

γ_D＝P_s|h₁|²

其中，P_s表示信源S的發(fā)送功率，h₁表示信源S與信宿D(zhuǎn)之間的信道參數(shù)，x_s表示信源S給信宿D(zhuǎn)的發(fā)送信號；

b，信源S到信宿D(zhuǎn)信道比較差時，信源S與信宿D(zhuǎn)仍然進行通信，中繼進行解碼轉(zhuǎn)發(fā)；

此時信宿D(zhuǎn)接收到的信號表示為：

信宿D(zhuǎn)的接收信噪比表示為：

其中，P_r表示中繼R的發(fā)送功率，h₂表示信源S與中繼R之間的信道參數(shù)，h₃表示的是中繼R與信宿D(zhuǎn)之間的信道參數(shù)，h₄表示的是自干擾信道參數(shù)，n_d表示信宿D(zhuǎn)接收到的均值為0方差為1的加性高斯白噪聲；ρ表示功率能量采集中的功率分配因子，x_r表示中繼R解碼轉(zhuǎn)發(fā)的信息；

c，整個系統(tǒng)停止通信，信源S給中繼R發(fā)送能量信號；

此時信宿D(zhuǎn)的接收信噪比可以表示為：

γ_D＝0。