[發明專利]無線數能同傳協作通信中的一種中繼轉發和資源分配方法

有效

• 申請號: 202010119954.X
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111225399B
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 于秦;謝安娜;趙毅哲;胡杰;楊鯤
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W40/22;H04W72/04
• 代理公司: 成都虹盛匯泉專利代理有限公司 51268
• 代理人: 王偉

1.一種無線數能同傳協作通信中的一種中繼轉發和資源分配方法，其特征在于，包括：

A1、確定網絡模型；具體包括以下分步驟：

S11、假設有一個源發送節點S，M個中繼節點，一個目的節點D；源節點假設有N_s根天線，第m個中繼節點有N_m根天線，目的節點有1根天線；整個通信模式以分周期進行，每個周期長度為T，假設一個中繼選擇包含L個周期；假設在第l個周期，與第m個中繼節點之間的信道衰落矩陣為H_sm,l，大小為N_m×N_s，第m個中繼節點與目的節點之間的信道向量為h_md,l，大小為1×N_m；第l個周期內，源節點的發送功率為P_l，源節點的波束向量表示為w_s,l，大小為N_s×1，中繼m的發送波束向量表示為w_m,l，大小為N_m×1；m＝1,2,…,M；

S12、每個中繼通過半雙工的方式運行；在每個周期中，前半周期源節點廣播信號給中繼節點，中繼節點接受到信號并且進行功率分割；所有中繼節點采用S-DF方式；其中功率分割后一部分能量信號被作為能量存儲起來，另一部分數據信號則進行解調，如果解調成功，則該中繼節點在后半周期向目的節點轉發數據信息，如果解調失敗，則后半周期該中繼則處于待機狀態；對于每個中繼，定義一個信噪比門限γ_th,m，如果該中繼接收的信噪比大于此門限，則認為解調成功，否則失敗；所有中繼節點均只能通過采集RF信號的能量來支持自身數據信息的轉發；

A2、以最大化目的節點的可達信息吞吐量為目標函數，以中繼點的選擇、源節點的最優波束向量、中繼點的功率分割比例和中繼節點發射功率作為約束，得到優化問題；具體包括以下分步驟：

S51、在第二時隙，確定n_D,l為目的節點的接收端噪聲，方差記為目的節點S在后半周期接收到的信號為

對于中繼m的發送波束向量，可以使用經典的方式，即

進而將式(12)代入后目的節點的吞吐量可以表示為

綜合考慮，目的節點在第l個周期的可接受吞吐量為

R_l＝min(R_m,l,R_D,l) (14)

S52、考慮到多周期的優化，在指定L個周期內選擇同一個中繼，考慮在多個周期內最大化總體的可達吞吐量；可得到優化的最終問題P1為

(P1)

||w_s,l||＝1

其中，ρ_m,l表示第l個周期內第m個中繼節點的功率分割比例，M表示中繼節點總數，L表示一個中繼選擇包含的總周期數，Q_m,l+1表示第l+1個周期結束時第m個中繼節點的剩余能量，Q_m,l表示第l個周期開始時第m個中繼節點自身已有能量，E_m,l表示第m個中繼節點能量接收量，r_m,l表示第m個中繼節點的可達速率，γ_m,l表示第m個中繼節點的數據信號接收信噪比，P_m,l表示第m個中繼節點在第l個周期后半部分的發送功率，T表示一個周期的長度，I()為指示函數，表示第l個周期內第m個中繼節點的解碼消耗函數；

A3、通過求解步驟A2的優化問題，得到資源分配策略、對應的最優吞吐量以及使得目的節點吞吐量最大的中繼節點選擇方案。

2.根據權利要求1所述的一種無線數能同傳協作通信中的一種中繼轉發和資源分配方法，其特征在于，步驟A2所述目的節點的可達信息吞吐量表達式為其中，R表示目的節點的可達信息吞吐量，L表示一個中繼節點選擇包含的總周期數，R_l表示目的節點在第l個周期的可接受吞吐量。