[發(fā)明專利]一種基于多天線中繼系統(tǒng)的無線攜能通信方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210136996.3
• 申請(qǐng)日: 2022-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN114567352A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任清華;張廣大;樊志凱;李蒙;崔祥巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/026
• 分類號(hào): H04B7/026;H04W40/22;H04W40/12;H04W52/24;H04L9/40
• 代理公司: 西安亞信智佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61241
• 代理人: 段國剛

1.一種基于多天線中繼系統(tǒng)的無線攜能通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立多天線中繼系統(tǒng)模型；該多天線中繼系統(tǒng)包括源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和若干竊聽節(jié)點(diǎn)E_i，其中,所述中繼節(jié)點(diǎn)配備K根天線，其他節(jié)點(diǎn)均只配備單根天線；

所述多天線中繼系統(tǒng)基于PS協(xié)議進(jìn)行無線攜能通信；

根據(jù)無線攜能通信的結(jié)果，推導(dǎo)出遍歷可達(dá)保密速率，由此衡量出該多天線中繼系統(tǒng)的保密傳輸性能增益。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述無線攜能通信方法，其特征在于，在所述建立多天線中繼系統(tǒng)模型的步驟中，所有節(jié)點(diǎn)均在半雙工模式下工作；所述多天線中繼系統(tǒng)在傳輸信號(hào)時(shí)，所有天線之間的內(nèi)部干擾能夠完全自消除；所有竊聽節(jié)點(diǎn)都能夠竊聽該多天線中繼系統(tǒng)在無線攜能通信過程中每個(gè)階段傳輸?shù)谋Ｃ苄盘?hào)；所述竊聽節(jié)點(diǎn)的位置分布服從獨(dú)立泊松過程；所述源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)均只有一個(gè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述無線攜能通信方法，其特征在于，在所述多天線中繼系統(tǒng)基于PS協(xié)議進(jìn)行無線攜能通信的過程中，在一個(gè)通信周期內(nèi)，包括時(shí)隙相等的兩個(gè)階段，其中，

第一階段包括以下過程：

源節(jié)點(diǎn)S以功率P_S向中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)送攜帶能量的射頻信號(hào)x_sr，目的節(jié)點(diǎn)D以功率P_D向所述中繼節(jié)點(diǎn)R發(fā)射攜帶能量的友好干擾信號(hào)x_dj；所述中繼節(jié)點(diǎn)R根據(jù)PS協(xié)議用一根天線R_i分別接收這兩種攜帶能量的信號(hào)，并將接收到的信號(hào)按功率分裂結(jié)構(gòu)分成兩部分，一部分為用于采集能量的EH模塊，另一部分為用于信號(hào)傳輸?shù)腎T模塊；

第二階段包括以下過程：

所述中繼節(jié)點(diǎn)R利用EH模塊采集到的能量將IT模塊的信號(hào)放大轉(zhuǎn)發(fā)至所述目的節(jié)點(diǎn)D；同時(shí)，所述中繼節(jié)點(diǎn)R利用另一根天線R_j發(fā)射協(xié)作干擾信號(hào)，繼續(xù)干擾竊聽者。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述無線攜能通信方法，其特征在于，進(jìn)入所述EH模塊的信號(hào)占比為ρ，進(jìn)入IT模塊的信號(hào)占比為1-ρ，其中，ρ為功率分裂因子，0ρ1。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述無線攜能通信方法，其特征在于，所述天線R_i為最優(yōu)合法信號(hào)傳輸天線，其公式包括：

其中，K表示天線數(shù)目；C_M表示該最優(yōu)合法信號(hào)的信道容量；ρ表示功率分裂因子；θ表示功率分配系數(shù)；E_R表示中繼節(jié)點(diǎn)采集到的能量；P_R表示中繼節(jié)點(diǎn)放大轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)的功率；T表示通信周期；i表示天線編號(hào)的索引，1≤i≤K；γ_D表示目的節(jié)點(diǎn)處接收信干噪比；

所述最優(yōu)合法信號(hào)傳輸天線R_i處接收到的信號(hào)公式包括：

其中，P_S表示源節(jié)點(diǎn)S發(fā)射信號(hào)的功率；表示源節(jié)點(diǎn)S和中繼節(jié)點(diǎn)R的第i根傳輸天線間的小尺度衰落；表示源節(jié)點(diǎn)S和中繼節(jié)點(diǎn)R的第i根傳輸天線間的平均信道增益；x_sr表示射頻信號(hào)；P_D表示目的節(jié)點(diǎn)D發(fā)射友好干擾信號(hào)的功率；表示目的節(jié)點(diǎn)D和中繼節(jié)點(diǎn)R的第i根傳輸天線間的小尺度衰落；表示目的節(jié)點(diǎn)D和中繼節(jié)點(diǎn)R的第i根傳輸天線間的平均信道增益；x_dj表示友好干擾信號(hào)；表示第i根傳輸天線處的加性高斯白噪聲；

在所述第一階段中，中繼節(jié)點(diǎn)R采集能量的公式包括：

其中，η表示能量轉(zhuǎn)化效率，0η1；N₀表示第i根傳輸天線處的加性高斯白噪聲的大小；

中繼節(jié)點(diǎn)R信號(hào)傳輸?shù)墓桨ǎ?/p>

其中，上標(biāo)IT表示信息傳輸IT模塊。