[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于信號(hào)重傳的頻譜共享方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910032114.7
• 申請(qǐng)日: 2019-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109618350B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李強(qiáng);張雪艷;葛曉虎;肖泳;張靖;韓濤;鐘祎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W16/14
• 分類(lèi)號(hào): H04W16/14;H04L1/18
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專(zhuān)利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

1.一種基于信號(hào)重傳的頻譜共享方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟S1.在時(shí)隙t＝1，主用戶(hù)發(fā)射機(jī)PT產(chǎn)生信號(hào)x_p；

步驟S2.在時(shí)隙t，主用戶(hù)發(fā)射機(jī)PT同時(shí)發(fā)送信號(hào)x_p到主用戶(hù)接收機(jī)PR、次級(jí)用戶(hù)發(fā)射機(jī)ST和次級(jí)用戶(hù)接收機(jī)SR；

步驟S3.在時(shí)隙t，次級(jí)用戶(hù)發(fā)射機(jī)ST對(duì)接收到的含有信號(hào)x_p的信號(hào)y_s(t)進(jìn)行功率分割，信號(hào)y_s(t)的(1-λ)部分用于收集能量，ST當(dāng)前累積收集到的能量為信號(hào)y_s(t)的λ部分用作信號(hào)放大處理，ST當(dāng)前放大后的信號(hào)為z_s(t)；

步驟S4.在時(shí)隙t，判斷是否小于能量閾值E_th，若是，進(jìn)入步驟S5，否則，計(jì)算ST的發(fā)射功率P_s(t)，進(jìn)入步驟S6；

步驟S5.判斷時(shí)隙t是否小于重傳次數(shù)閾值，若是，t＝t+1，進(jìn)入步驟S2；否則，進(jìn)入步驟S1，進(jìn)行下一次頻譜共享信號(hào)傳輸；

步驟S6.在時(shí)隙t+1，ST對(duì)發(fā)射功率P_s(t)進(jìn)行功率分配，信號(hào)z_s(t)和次級(jí)用戶(hù)信號(hào)x_s以功率分配因子α合并為混合信號(hào)x_c，ST利用當(dāng)前收集到的能量同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)x_c給主用戶(hù)接收機(jī)PR和次級(jí)用戶(hù)接收機(jī)SR；其中，

次級(jí)用戶(hù)發(fā)射機(jī)ST接收到的含有信號(hào)x_p的信號(hào)y_s(t)計(jì)算公式如下：

其中，P_p為PT的發(fā)射功率，h_p,s(t)表示第t個(gè)時(shí)隙PT到ST的信道系數(shù)，n_s(t)為ST處的加性高斯白噪聲；

ST當(dāng)前累積收集到的能量計(jì)算公式如下：

其中，η∈(0,1)為能量轉(zhuǎn)換效率，λ為接收功率分割因子；

ST當(dāng)前放大后的信號(hào)z_s(t)計(jì)算公式如下：

其中，β為功率放大因子，y_s(t)為ST接收到的含有信號(hào)x_p的信號(hào)，n₀為帶寬信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)的噪聲，σ²為加性高斯白噪聲功率，為帶寬信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)的噪聲功率；

ST的發(fā)射功率P_s(t)的計(jì)算公式如下：

其中，η∈(0,1)為能量轉(zhuǎn)換效率；

混合信號(hào)x_c的計(jì)算公式如下：

其中，α為傳輸功率分配因子，P_s(t)為ST的發(fā)射功率，z_s(t)為ST當(dāng)前放大后的信號(hào)，x_s為ST自身產(chǎn)生的信號(hào)。

2.如權(quán)利要求1所述的頻譜共享方法，其特征在于，PT、PR、ST和SR都工作在半雙工方式，主用戶(hù)擁有授權(quán)頻譜，以無(wú)線能量傳輸?shù)姆绞较虼渭?jí)用戶(hù)提供電能供應(yīng)，非授權(quán)次級(jí)用戶(hù)通過(guò)協(xié)助主用戶(hù)轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)接入授權(quán)頻譜并收集能量。

3.如權(quán)利要求1所述的頻譜共享方法，其特征在于，最佳接收功率分割因子λ、傳輸功率分配因子α、能量閾值E_th和重傳次數(shù)閾值N通過(guò)凸優(yōu)化、迭代算法或者機(jī)器學(xué)習(xí)獲得并進(jìn)行優(yōu)化。

4.如權(quán)利要求3所述的頻譜共享方法，其特征在于，利用深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法聯(lián)合優(yōu)化能量閾值E_th和重傳次數(shù)閾值N，具體為：以系統(tǒng)為智能體，系統(tǒng)根據(jù)主用戶(hù)發(fā)射功率和目標(biāo)信息速率，選擇不同的能量閾值E_th和重傳次數(shù)閾值N，并得到對(duì)應(yīng)的獎(jiǎng)勵(lì)，通過(guò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)能得到最優(yōu)的E_th和N使獎(jiǎng)勵(lì)最大化。

5.一種基于信號(hào)重傳的頻譜共享系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的頻譜共享方法。