[發明專利]一種無線攜能OFDM協作中繼通信系統的資源優化分配方法

有效

• 申請號: 202110499378.0
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113207185B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 陳慧;伍沛然;夏明華
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H04W72/044
• 分類號: H04W72/044;H04L5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

本發明考慮解碼成本對無線攜能OFDM協作中繼通信系統的影響，提出一種無線攜能OFDM協作中繼通信系統的資源優化分配方法，包括以下步驟：源節點向中繼節點發送OFDM信號，中繼節點利用功率分割器將接收信號功率分為用于信息解碼和用于能量收集的功率；中繼節點利用能量收集器收集能量，然后利用收集的能量進行信息解碼，將解碼后的信號發送給目的節點；目的節點利用功率分割器將接收信號功率分為用于信息解碼和用于能量收集的功率；目的節點利用能量收集器收集能量，然后利用收集的能量進行信息解碼；基于解碼速率構建用于計算解碼成本的非遞減函數，建立優化問題模型；對優化問題模型進行求解，得到資源優化分配最優解。

技術領域

本發明涉及無線通信的資源分配技術領域，更具體地，涉及一種無線攜能OFDM協作中繼通信系統的資源優化分配方法。

背景技術

由于5G通信，智能終端等設備的快速發展，網絡設備的能耗呈指數增長，如何最大程度地減少能耗，成為研究人員面臨的具有重大挑戰性問題。無線攜能通信技術(Simultaneous?Wireless?Information?and?Power?Transfer，SWIPT)與協作中繼(Cooperative?Relay，CoR)技術的集成可能是解決該問題最有前途的方案。CoR用于收集能量以及提高頻譜效率，可以解決衰落，路徑損耗，陰影和小覆蓋范圍等問題。而中繼節點通常為能量受限或無電池的設備，他們有時需要外部充電系統來更換電池或為其充電，因此采用集成SWIPT和CoR技術是不方便甚至是不可行的。針對這個問題，能量收集(EnergyHarvesting，EH))技術是最具成本效益，最合適，最安全的解決方案之一。在各種類型的EH技術中，SWIPT是最杰出的技術之一，它通過同時向中繼節點傳遞能量和信息來提高能量效率和頻譜效率。

EH技術為無線網絡提供了能量，在一定程度上補充了系統的能量消耗，使得網絡能夠自給自足，大大延長了無線網絡的壽命。系統的能量消耗通常用于數據傳輸以及信號處理成本。系統的能量消耗分為發射端的信號處理成本以及接收端的解碼成本。對于哪種能耗占據主要地位，主要取決于能量收集策略以及系統通信距離。目前有較多文獻對發送端的能量消耗問題進行了研究，例如在全雙工的雙向通信系統中考慮發送端信號處理成本的系統吞吐量優化問題，以及考慮信號處理成本的不同場景的能量收集網絡的性能。有文獻表明，信號處理成本與解碼成本在一定條件下是相當的，尤其在短距離通信通信中，可以用相對低的功率實現高數據率，此時解碼成本可能占據主導地位。針對解碼成本的計算，目前主要采用假定為數據速率的遞增凸函數的解碼成本函數，但根據實際能量收集電路，其不具備通用性。

發明內容

本發明為克服上述現有技術中缺乏考慮解碼成本對無線攜能OFDM協作中繼通信系統的影響，導致影響系統通信性能的缺陷，提供一種無線攜能OFDM協作中繼通信系統的資源優化分配方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種無線攜能OFDM協作中繼通信系統的資源優化分配方法，其中所述無線攜能OFDM協作中繼通信系統包括源節點、中繼節點和目的節點，資源優化分配方法包括以下步驟：

S1：源節點向中繼節點發送OFDM信號，中繼節點利用功率分割器將接收信號功率分為用于信息解碼和用于能量收集的功率；

S2：中繼節點利用能量收集器收集能量，然后利用收集的能量進行信息解碼，將解碼后的信號發送給目的節點；

S3：目的節點利用功率分割器將接收信號功率分為用于信息解碼和用于能量收集的功率；目的節點利用能量收集器收集能量，然后利用收集的能量進行信息解碼；

S4：基于解碼速率構建非遞減的解碼成本計算函數，基于所述解碼成本計算函數以優化系統容量為目的建立優化問題模型；

S5：對所述優化問題模型進行求解，得到資源優化分配最優解。