[發明專利]基于TS策略的SWIPT雙向傳輸中繼系統中限制延時傳輸方法

在審

• 申請號: 202010882194.8
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111988803A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李建雄;張宏宇
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W40/10;H04W40/22;H04W56/00
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本發明公開了基于TS策略的SWIPT雙向傳輸中繼系統中限制延時傳輸方法。信能同傳(SWIPT)雙向傳輸中繼系統包括兩個有源的源節點和一個無源的中繼節點。中繼節點具有射頻能量收集能力，并且采用時間分割(TS)策略。整個通信信道為準靜態瑞利衰減信道。SWIPT雙向傳輸中繼系統采用限制延時中繼(LDR)策略，LDR策略是指在接收端節點和發送端節點必須保證嚴格的時間同步，如果單條信道的信道增益不能滿足通信條件，那么整個通信系統的通信都中斷。通過理論推導，得到實際最大吞吐量與收集能量時間系數之間的函數關系。以實際最大吞吐量的最優為目標建立優化問題，采用最優化算法，得到最優的收集能量時間系數和最優的實際最大吞吐量。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及基于TS策略的SWIPT雙向傳輸中繼系統中限制延時傳輸方法。

背景技術

射頻信號不但攜帶要傳輸的信息，而且其自身也具有能量。在無線通信系統中，如果可以在使用射頻信號傳輸信息的同時傳輸能量，就可以很大程度上地延長無線網絡系統的使用壽命。射頻信號信息和能量同時傳輸的技術被稱為信能同傳技術，也被稱為SWIPT(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer)技術，該項技術的研究對無線傳輸網絡的發展具有重大意義。

信息和能量同時傳輸，關鍵在于接收機的設計，現有接收機的接收策略，主要有時間分割(TS)、功率分割(PS)以及TS和PS相結合等幾種方式。

SWIPT技術可以有效提升網絡的頻譜利用率、減小延遲、降低功耗，因此，不少學者考慮將SWIPT技術應用于中繼通信系統。單向中繼傳輸過程中，可以增加網絡傳輸的距離，但是需要以耗費更多的時間資源作為代價，雙向中繼傳輸方式就可以很好地解決這個弊端。現有的SWIPT雙向傳輸系統中大部分對最大吞吐量的研究都是偏向于理想化，本發明公開了基于TS策略的SWIPT雙向傳輸中繼系統中限制延時傳輸方法，其中，無源中繼采用TS接收策略。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明公開基于TS策略的SWIPT雙向傳輸中繼系統中限制延時傳輸方法。本發明考慮基于時間分割(TS)策略的SWIPT雙向傳輸中繼系統，其中，兩個源節點為有源，中繼節點為無源，結構框圖在圖1中給出。

如圖1所示，兩個有源的源節點相互傳輸信息，但是兩個源節點之間不能直接進行通信，信號必須經過中間的無源、但是具有射頻能量收集能力的中繼節點才能到達另一個源節點。因此，中繼節點在整個通信過程中不僅需要對兩邊的源節點發出的信息進行轉發，還要從其中的一個源節點所發射的射頻信號中獲取能量，來保證整個通信系統的正常運行。整個通信系統采用限制延時中繼(LDR)策略。LDR策略是指在接收端節點和發送端節點必須保證嚴格的時間同步，也就是接收速率要一直與發送速率相等，如果單條信道的信道增益不能滿足通信條件，那么整個通信系統的通信都中斷。

如圖1所示，在基于TS策略的SWIPT雙向傳輸中繼模型中，包括兩個有源的源節點U₁、U₂和一個能源受限的中繼節點h表示源節點U₁與中繼節點之間的信道增益，g表示源節點U₂與中繼節點之間的信道增益，P₁表示源節點U₁的發射功率，P₂表示源節點U₂的發射功率。