[發明專利]一種基于恒參信道能量收集的協作通信系統

有效

• 申請號: 202010050827.9
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111212469B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 李恩玉;張勝男;王緒虎
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H04W52/34
• 分類號: H04W52/34;H04W52/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于恒參信道能量收集的協作通信系統，包括源節點s、半雙工中繼節點r、目的節點d、能量源節點b以及竊聽節點e。源節點s和目的節點d之間無直通鏈路，中繼節點r接收源節點s的數據，并轉發給目的節點d，所述中繼節點r能量有限，從能量源節點b收集能量，收集能量結束后接收源節點s的數據，然后利用收集到的全部能量，將收集到的信息解碼轉發給目的節點d，根據能量收集信道增益系數為常數的特性，分析計算中繼協作通信系統的中斷概率Psubgt;Rout/subgt;，通過采用不動點迭代方法計算出使中斷概率最小的時間分配因子αsubgt;o/subgt;，按這個時間分配因子確定中繼節點的能量收集時間αsubgt;0/subgt;T，信息接收時間(1?αsubgt;0/subgt;)T/2和信息發送時間(1?αsubgt;0/subgt;)T/2，來保證中繼協作通信系統的中斷概率最小，協作通信系統性能最優。

技術領域

本發明涉及的是一種基于恒參信道能量收集的協作通信系統，具體的說，是一種利用恒參信道恒定的增益系數，通過分析計算，選擇最優的能量收集、信息接收和信息傳輸的時間，使系統中斷概率最小的基于能量收集的協作通信系統。

背景技術

無線通信網絡系統中，由于中繼節點受到能量的限制，一旦設備電池耗盡，通常很難更換電池。而能量收集(energy?harvesting，EH)技術能夠為能量受限的網絡提供幾乎無限的能量供應。能量收集協作通信網絡，可以在一定程度上提高數據的傳輸速率，又能夠節省能源并延長系統工作時間，因此能量收集中繼網絡引起了廣泛關注和應用。在中繼網絡中，時間轉換策略是一種常用的能量收集技術。如何確定能量收集、信息接收和信息發送之間的時間比例分配，提高中繼協作通信系統的性能，是一種非常關鍵的技術。如果能找到一種系統、方法或技術，可以確定出能量收集的時間，來保障中繼協作通信的中斷概率最小，這種系統、方法或者技術必然顯著提高中繼協作通信系統的性能。

發明內容

本發明的目的是：設計一種基于恒參信道能量收集的協作通信系統(如圖1所示的通信系統)，利用能量收集信道增益系數為常數的特性，分析計算出可以使整個協作通信系統中斷概率最小的能量收集時間比例，由此保證基于能量收集的協作通信系統性能最優。

本發明的技術方案是：一種基于恒參信道能量收集的協作通信系統，包括源節點s、半雙工中繼節點r、目的節點d、能量源節點b以及竊聽節點e，所述源節點s和目的節點d之間無直通鏈路，中繼節點r接收源節點s的數據，并轉發給目的節點d，所述中繼節點r能量有限，從能量源節點b收集能量，收集能量結束后接收源節點s的數據，然后利用收集到的全部能量將收集到的信息解碼轉發給目的節點d，所述中繼節點r完成一次數據傳輸整體時間為T，其中能量收集時間為αT，信息接收時間為(1-α)T/2，信息發射傳輸時間為(1-α)T/2，α表示時間分配因子，所述時間分配因子α按如下的步驟確定：

步驟一：確定中繼節點收集能量：在第1時隙αT內，中繼節點r收集能量源節點b的輻射能量，中繼節點在αT時間內收集到的能量E_h可以表示為：E_h＝ηP_b|h_br|²αT，其中，η表示能量收集系統的轉換效率，取值范圍為0＜η＜1，實際大小取決于整流過程和能量采集電路；P_b為能量源節點b的平均發射功率；h_br為能量源b至中繼節點r的信道增益，能量收集信道恒參信道，即|h_br|²＝A為一常數；