[發明專利]一種基于無線數能同傳的協同中繼資源分配方法

在審

• 申請號: 202210199732.2
• 申請日: 2022-03-01
• 公開（公告）號: CN114665997A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 于秦;周鴻臻;胡杰;楊鯤;劉雙美;麻澤龍;盧鑫;周勤文;程家富;肖偉勝
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;電子科技大學長三角研究院（湖州）;四川省水利科學研究院;四川晨光信息自動化工程有限公司
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382;H04B17/336;H04B17/318;H04B17/391;H04W40/10;H04W40/22;H04W72/08
• 代理公司: 北京艾格律詩專利代理有限公司 11924
• 代理人: 王子溟

本申請公開了一種基于無線數能同傳的協同中繼資源分配方法，包括中繼選擇向量設計、源節點波束向量設計、功率分割比例設計和中繼節點的發送功率分配四個部分，基于無線數能同傳技術和協作中繼技術進行建模，采用選擇性解碼并轉發中繼，并且采用時間相關性信道，盡可能節約中繼收割到的能量，具體探討信號在傳輸過程中的信號功率分割比例、中繼的選擇等問題，通過發明提出的算法，實現信號在傳輸過程中選擇一條相對最優的路徑，在滿足節約能量的同時提高信號傳輸的吞吐量。

技術領域

本申請涉及無線數能同傳技術領域，特別涉及一種基于無線數能同傳的協同中繼資源分配方法。

背景技術

能量收集(Energy Harvesting，EH)技術因其能為無線傳感網絡等能量受限網絡提供穩定的能量并延長網絡生命周期而具有大好發展前景。能量收集技術的能量來源不僅包括周圍環境的大多數自然能源，如太陽能、光能、風能、熱能、化學能等，還可以將接收的周圍無線信號轉化成一種電能，如人工獲取的射頻(Radio Frequency，RF)信號。而基于RF信號的能量收集因其可以不受天氣環境影響并提供穩定能量成為研究熱點。

隨著越來越多的設備正在接入移動網絡，設備與設備之間的通信也日益頻繁。但是，網絡節點之間的通信質量通常會受到信道波動的極大影響。因此為了保證網絡節點之間的正常通信，可以采用中繼協作方式，通過配置一個中繼節點協助進行數據信息的轉發。但是，為了避免產生因為中繼進行轉發服務消耗能量而對自身工作帶來的負面影響，就需要選擇更加合適的方式來對中繼進行額外的能量供應。廣大學者提出了無線數能同傳技術(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer，SWIPT)的概念。無線數能同傳技術能夠實現數據和能量的同時傳輸，使設備在傳輸信息的同時可以從射頻信號中收割能量，解決設備自身的能量供應問題，節約了很多能量，極大的減少了碳排放。此時再加入協同中繼技術(Cooperative Relay,CoR)就顯得尤其重要了。采用中繼技術，網絡的覆蓋范圍可以得到巨大的提升，而衰落帶來的性能驟降問題也可以得到緩和，因此發送端的傳輸功率也可以有效的降低，從而節省能量。

目前基于SWIPT的協同中繼技術的研究主要有三個方向：

第一種是理想的中繼協議，這種中繼協議是能量收割和信息解碼在相同的時隙中通過相同的信號完成，目前在事實上是不可行的，只是一種理想狀態；

第二種是時間切換中繼協議，其中，每個周期被分成三個子時隙，第一個子時隙用于進行能量收割，而第二個子時隙用來數據信息的解調，然后在第三個子時隙中，中繼將接收到的源節點數據信息轉發給目的節點；

第三種協議是功率分割中繼協議，在功率分割中繼協議中，接收到的射頻信號被按照一定的比率被分為兩個功率流，部分用作EH，剩余的部分用作ID。然后，中繼節點將信息轉發到目的地。

但是，上述三個方向中并未涉及到基于能量收割中繼網絡中的中繼選擇，并且當前對于針對中繼節點的能量使用、中繼節點的數據轉發正確性、協同中繼的信號處理等未提供相應的解決方案。

發明內容

基于此，本申請公開了以下技術方案。

一方面，提供了一種基于無線數能同傳的協同中繼資源分配方法，包括：

依據無線數能同傳網絡模型的架構分配相應的傳輸協議；

在源節點向當前選中的協作中繼節點傳輸數據時，獲取該協作中繼節點的接收信號、接收功率、接收能量和吞吐量；

在所述協作中繼節點向目的節點傳輸數據時，獲取目的節點的接收信號以及源節點到目的節點的端到端可達吞吐量；

基于所述端到端可達吞吐量通過迭代的方式算出最優資源分配。