[發明專利]一種基于ARQ的無線能量收集網絡選擇協作傳輸方法

有效

• 申請號: 201910926652.0
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110475310B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王恒;譚秋妮;李敏
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W40/22
• 分類號: H04W40/22;H04L1/16;H04L1/18;H02J50/20
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于ARQ的無線能量收集網絡選擇協作傳輸方法，其特征在于，該方法在源節點與目的節點之間設置多個支持射頻能量收集且帶有可充電電池的中繼節點；源節點通過多輪ARQ方式向目的節點發送信息，中繼節點嘗試解碼該信息并同時利用射頻能量進行充電；若目的節點接收失敗，則中繼節點通過分布式競爭選出最佳中繼節點進行協助轉發；在轉發過程中，未解碼成功的中繼節點繼續嘗試解碼；若轉發未成功則進入下一輪；該方法具體包括以下步驟：

第1輪：

步驟101：源節點S以功率P_S向目的節點D直接傳輸數據包；若D接收成功，則返回ACK幀；若D接收失敗，則返回NACK幀；進入步驟102；

步驟102：成功解碼源信息的中繼加入解碼集D(s)，未解碼成功的中繼不加入D(s)也不積累能量；每個中繼節點根據目的節點D反饋的NACK幀，估計中繼-目的信道增益；在D(s)中的中繼在時間窗口內采用分布式競爭方式選出最優中繼R_i^*，即D(s)中每個中繼節點開啟一個定時器進行回退，該定時器初始值與判定參數ω_i成反比，定時器最先到期的選為最佳中繼，其中ω_i表示為：

其中，表示原節點S與中繼節點R_i之間的信道增益，P_s為源節點的發射功率，R為目標速率；

步驟103：最佳中繼R_i^*協作轉發數據包給目的節點D，同時D(s)通過利用中繼-中繼信道得到擴充；D成功接收協作信息，則反饋ACK幀，數據包傳輸成功，本輪結束；若D接收失敗，反饋NACK幀，進入下一輪；

第n輪，2≤n≤L：

步驟n01：源節點S向目的節點D直接傳輸數據包，未加入解碼集D(s)的中繼以功率拆分模式進行能量信息同時處理，在D(s)中的中繼只進行能量的收集；成功解碼源信息的中繼將加入D(s)；D接收成功，則反饋ACK幀，結束傳輸；若接收失敗，則反饋NACK幀，進入步驟n02；

所述步驟n01中，源節點S以功率P_s向目的節點D傳輸數據包過程中，中繼節點根據發射功率分為以下四種情況：

(1)本輪剛加入D(S)的中繼節點R_a,1≤a≤N，其發射功率為：

其中，N表示中繼節點數量，η為中繼處能量轉換效率因子；

(2)之前在D(S)中但未選擇作為最佳中繼的節點R_b,1≤b≤N,b≠a，其發射功率為：

(3)在上一輪傳輸中被選擇作為最佳中繼的節點R_c,1≤c≤N,a≠b≠c，因為保障傳輸的成功，耗盡所有能量用于協作傳輸，故只收集到了本輪的能量，其發射功率為：

(4)在本輪次成功接收源信息，未加入D(S)的中繼，不能累積能量，發射功率為0；

步驟n02：在D(s)中的中繼在時間窗口內采用分布式競爭方式選出最優中繼R_i^*，即D(s)中每個中繼節點開啟一個定時器進行回退，該定時器初始值與ω_i成反比，定時器最先到期的選為最佳中繼；

步驟n03：最佳中繼R_i^*協作轉發數據包給目的節點D，位于解碼集D(s)外的中繼嘗試解碼R_i^*發出的信息，成功接收到的中繼節點加入D(s)，即D(s)通過利用中繼-中繼信道得到擴充；D成功接收協作信息，則反饋ACK幀，數據包傳輸成功，本輪結束；若D接收失敗，反饋NACK幀，進入下一輪；

當數據包傳輸到第L輪結束時，若目的節點仍未反饋ACK幀，則整個數據包傳輸以失敗狀態而結束，系統產生中斷事件。

2.根據權利要求1所述的一種基于ARQ的無線能量收集網絡選擇協作傳輸方法，其特征在于，所述步驟102中，當中繼節點能成功解碼源信息加入解碼集D(S)，且其進行能量收集后的發射功率為：

其中，為中繼節點的發射功率，β_i為功率分配因子，η為中繼處能量轉換效率因子。