[發明專利]一種基于信號重傳的頻譜共享方法和系統

有效

• 申請號: 201910032114.7
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109618350B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 李強;張雪艷;葛曉虎;肖泳;張靖;韓濤;鐘祎
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04W16/14
• 分類號: H04W16/14;H04L1/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發明公開了一種基于信號重傳的頻譜共享方法和系統，本發明考慮無線供電中繼本身需要消耗能量，且單時隙收集的能量可能無法支持信息成功傳輸，引入了信號重傳機制，主用戶不停重傳信號直到中繼節點處收集的能量達到能量閾值或重傳的時間達到閾值，解決了無線通信節點更換電池不經濟不環保的問題，延長網絡的壽命，有效提高系統的能量效率。本發明通過選擇最佳的接收功率分割因子λ、傳輸功率分配因子α以及相匹配的能量閾值E_th和重傳次數閾值N，保證了系統的穩定性和收集能量利用的合理性，降低了系統的中斷概率，提高了網絡信息傳輸的穩定性和吞吐量。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，更具體地，涉及一種基于信號重傳的頻譜共享方法和系統。

背景技術

在無線通信中由于用戶移動性及障礙物的阻擋等原因，無線信號傳輸過程中會不可避免的發生遮擋，導致通信性能下降，通過協作中繼的方式可以繞過障礙物，有效擴大移動通信系統覆蓋范圍、提高通信質量及魯棒性。另一方面，作為各種無線電技術應用的基礎和前提，無線電頻譜資源是一種重要而有限的自然資源。現有工作中將協作通信技術與認知無線電結合，非授權的次級用戶協助直接鏈路性能較差的授權主用戶轉發信號，同時接入頻譜發送其自身的信號，從而實現頻譜共享，有效提高頻譜的利用率。

Wang Zihao等人提出一種基于無線信息與能量傳輸的認知中繼頻譜共享網絡方法，基于認知中繼網絡中的能量收集和信息傳輸協議，次級用戶可以通過協助主用戶傳輸信息收集能量和共享頻譜。具體傳輸過程分為兩個階段：第一階段，S發送信息給R，R以功率分割的方式對接收到的信號中一部分進行能量收集，一部分處理主用戶信息，C接收到的信號也分成兩部分，一部分用于能量收集，一部分用于第二階段的干擾消除；第二階段R用收集到的能量發送處理后的主用戶信息和自身的次級用戶信息。

然而，該方法中，中繼R在第一個階段收集到能量后第二階段立即把收集的能量全部用來發送信號，由于沒有考慮到實際中中繼本身各種電路需要消耗一定的能量，而且單個時隙收集的能量可能不能支持第二階段中信息的成功傳輸，存在網絡信息傳輸中斷概率高(穩定性低)、收集能量利用不合理、能量效率低的缺陷。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于解決現有技術網絡信息傳輸穩定性低、收集能量利用不合理、能量效率低的技術問題。

為實現上述目的，第一方面，本發明實施例提供了一種基于信號重傳的頻譜共享方法，所述方法包括以下步驟：

步驟S1.在時隙t＝1，主用戶發射機PT產生信號x_p；

步驟S2.在時隙t，主用戶發射機PT同時發送信號x_p到主用戶接收機PR、次級用戶發射機ST和次級用戶接收機SR；

步驟S3.在時隙t，次級用戶發射機ST對接收到的含有信號x_p的信號y_s(t)進行功率分割，信號y_s(t)的(1-λ)部分用于收集能量，ST當前累積收集到的能量為信號y_s(t)的λ部分用作信號放大處理，ST當前放大后的信號為z_s(t)；

步驟S4.在時隙t，判斷是否小于能量閾值E_th，若是，進入步驟S5，否則，計算ST的發射功率P_s(t)，進入步驟S6；

步驟S5.判斷時隙t是否小于重傳次數閾值，若是，t＝t+1，進入步驟S2；否則，進入步驟S1，進行下一次頻譜共享信號傳輸；

步驟S6.在時隙t+1，ST對發射功率P_s(t)進行功率分配，信號z_s(t)和信號x_s以功率分配因子α合并為混合信號x_c，ST利用當前收集到的能量同時轉發x_c給主用戶接收機PR和次級用戶接收機SR。