[發明專利]無線攜能雙向中繼網絡中面向用戶公平性的容量最大化傳輸方法

有效

• 申請號: 201810946015.5
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109219089B
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 戚楠;吳啟暉;陳佳馨;王正;劉鋼
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04W28/22
• 分類號: H04W28/22;H04W52/26;H04W52/46;H02J50/00
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 劉珊珊

本發明提出一種無線攜能雙向中繼網絡中面向用戶公平性的容量最大化傳輸方法，該方法將系統完整的信息傳輸分為第一、第二、第三傳輸階段，各階段所占時間比例分別為Δ₁、Δ₂和Δ₃；在第一傳輸階段，用戶節點S向中繼節點R發送信號；在第二傳輸階段，用戶節點D向中繼節點R發送信號；在第三傳輸階段，中繼按照比例將接收到的兩用戶節點的信號分別分割為兩部分，信號的一部分進入能量捕獲單元，而另一部分則進入譯碼單元；通過最優化功率分割比例和自適應調整S和D的傳輸速率，本發明可以自適應不同公平性要求、信道增益條件及傳輸時間比例，實現公平性容量效用最大化。與等比例功率分割和S、D等傳輸速率兩方案對比，本發明可以顯著提高公平性容量效用。

技術領域

本發明涉及無線攜能雙向中繼網絡通信領域，尤其是一種無線攜能雙向中繼網絡中面向用戶公平性的容量最大化傳輸方法。

背景技術

在實際應用場景中經常需要節點間交換信息，雙向中繼作為一種簡單易實現的信息交換技術，有著十分重要的研究價值。在雙向中繼傳輸中，中繼將獲得的源-宿節點信息分別進行譯碼、放大、壓縮處理，然后將信息轉發至源、宿節點處。相關研究結果表明譯碼式雙向中繼較壓縮前傳式具有易操作、實現復雜度低的優勢；同時，相比于放大式中繼由于放大夾雜的噪聲而額外耗費能量的情況，譯碼式中繼可以濾除噪聲從而避免能量浪費，并為系統帶來較大的吞吐量。故本發明中繼節點處采用譯碼式處理。

此外，無線信號具備自攜能特性。換言之，源、宿節點向中繼節點發送的無線信號既可以用作傳統的信息傳輸，亦可以作為無線能量的載體。對應地，中繼節點處既可以選擇譯碼收到的信號；亦可選擇從收到的信號中提取能量并存儲以備后續傳輸所需；或將信號分割，一部分用于信號譯碼，另一部分用于能量提取。基于無線攜能技術的信號分割方案尤其適用于節點無固定能量供應(即為無源節點)但又需要傳輸信息的場景，尤其當中繼為無源節點時，必須采用功率分割方案以獲取可用能量，并協助一對源、宿節點傳輸信息。目前無線攜能雙向中繼網絡集中于：1)相同傳輸速率(即速率絕對公平)下的能量分割方法，2)不考慮公平性的能量分割方法。目前研究都沒有解決當兩用戶節點至中繼的距離、不同節點傳輸信號的時間不同時，如何分割兩用戶節點發出的信號功率和調配兩用戶的傳輸速率以實現不同傳輸速率公平性要求下的系統容量最大化問題。因此，需要一種面向用戶公平性的容量最大化傳輸方法。

發明內容

發明目的：為解決上述技術問題，本發明提出一種無線攜能雙向中繼網絡中面向用戶公平性的容量最大化傳輸方法。

技術方案：本發明提供的技術方案為：

無線攜能雙向中繼網絡中面向用戶公平性的容量最大化傳輸方法，所述雙向中繼網絡包括用戶節點S、用戶節點D和中繼節點R，中繼節點R為無源節點；該方法包括步驟：

(1)定義用戶節點S、D通過中繼節點R交互信息的整個過程所占用的時間為T；將T按照時間順序，以占比比例為Δ₁、Δ₂、Δ₃分為第一、第二、第三傳輸階段，Δ₁+Δ₂+Δ₃＝1，Δ₁≥0，Δ₂≥0，Δ₃≥0其中：

第一傳輸階段中，用戶節點S向中繼節點R發送信號；

第二傳輸階段中，用戶節點D向中繼節點R發送信號；