一种适用于信能同传中继网络的分布式中继选择方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于信能同传中继网络的分布式中继选择方法，分别基于收集能量最多的中继选择策略和基于最大信噪比的中继选择策略，源节点在N个中继节点中选择一个作为参与协作传输的中继节点，中继选择的流程包括：每个中继节点通过与源节点和目的节点的通信分别估计自身的前向链路和后向链路的信道状态信息，接着根据估计到的信道信息和事先定义好的竞争时间函数计算自己的竞争时间，在每个时隙中竞争时间最短的中继节点会被选为协作节点，本发明专利技术能够有效的提高系统的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于信能同传中继网络的分布式中继选择方法
本专利技术涉及移动通信
中的单中继协作传输技术，特别涉及信能同传 (simultaneous wireless information and power transfer，SWIPT)网络中的两种分布 式中继选择方法。
技术介绍
中继协作通信是利用分布式单天线终端间的可用空间分集（spatial diversity) 的一种有效策略。由于无线中继网络中中继节点的自然分布特性，在资源受限或大规模的 中继网络中多个中继节点很难同时将信号转发给目的节点。所以，各种单中继选择方法被 提了出来用于改善系统的性能。 在能量约束的无线中继网络，例如无线传感器网络中，节点通常配有固定的能量 供给装置，例如，电池。如此，在充电或者更换电池不方便的场景中，中继网络的生命时间就 会受到限制。从自然环境，如太阳能、风能等收集能量给中继网络提供了新的能源供应方 式。除了这些常用的能源，从射频信号中收集能量吸引了越来越多的注意，因为收集的能量 多少易于控制。基于信能同传通信的概念，信息和能量的同时传输被提出。接着，两种实用 的接收机结构被设计了出来，分别叫做时间切换（TS)结构和功率分配（PS)结构。信能同 传通信自然而然的被应用到了中继网络，在中继网络中中继节点从源节点的射频信号中收 集能量并使用收集到的能量将源节点的信息转发给目的节点。那么，选择一个合适的中继 节点对于提高系统的性能是非常重要的。然而对于能量受限的中继网络，大部分的研究都 集中在中继节点收集能量的情况，到目前为止，还没有专门为中继从源节点的射频信号收 集能量的中继网络设计的中继选择协议。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适用于信能同传中继网络的分布式中继选择方法，能 够从多个中继节点中选择出一个最佳的协作中继节点。 为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案： 每个中继节点通过与源节点和目的节点的通信分别估计自身的前向链路和后向 链路的信道状态信息，接着每个中继节点根据估计到的信道状态信息和事先定义好的竞争 时间函数（和中继选择策略有关）计算自身的竞争时间，在每个时隙中竞争时间最短的中 继节点会被选为协作节点，源节点的信息经协作节点转发给目的节点，所述竞争时间函数 基于收集能量最多的中继选择策略构建或者基于最大信噪比的中继选择策略构建。 在包括源节点、目的节点和多个中继节点的信能同传中继网络中，利用中继选择 策略选择一个中继节点作为参与协作传输的协作节点，源节点的信息经协作节点转发给目 的节点，具体流程包括： 1)中继节点估计所述前向链路和后向链路的信道状态信息； 2)中继节点根据估计到的信道状态信息和基于对应的中继选择策略构建的竞争 时间函数计算自身的竞争时间，并将竞争时间作为自身定时器初始时间； 3)具有最小定时器初始时间的中继节点由于其定时器率先归0而广播一个声明 数据包，具有最小定时器初始时间的中继节点利用所述声明数据包通知其他中继节点以及 源节点自己为协作节点，其他中继节点接收到声明数据包后计时器全部归零，且在后续数 据传输过程中保持休眠。 当采用基于收集能量最多的中继选择策略进行传输时，所述定时器初始时间的计 算及协作节点的确定具体包括以下步骤： 2. 1)各个中继节点同时估计所述前向链路的信道状态信息； 2. 2)中继节点根据估计到的前向链路的信道状态信息，计算自身收集到的能量： Ek= ξ Ps | hk | α T 其中，Ek为第k个中继节点收集到的能量，hk为第k个中继节点的前向链路的信 道状态信息，P s为源节点发送信息的功率，α为中继节点用于能量收集的时间比率，ξ为 能量收集电路的转换效率，Τ为一个时隙的时间长度； 2. 3)对于基于收集能量最多的中继选择策略，第k个中继节点设定自身定时器初 始时间τ k为1/Ek，定时器率先归0的中继节点广播一个声明数据包，定时器率先归0的中 继节点利用所述声明数据包通知其他中继节点以及源节点自己为协作节点。 当采用基于最大信噪比的中继选择策略进行传输时，所述定时器初始时间的计算 及协作节点的确定具体包括以下步骤： 3. 1)各个中继节点同时估计所述前向链路以及后向链路的信道状态信息； 3.2)中继节点根据估计到的信道状态信息以及中继节点处和目的节点处引入的 噪声功率α;2和σ〗，计算目的节点处的信噪比： 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于信能同传中继网络的分布式中继选择方法，其特征在于：包括以下步骤：每个中继节点通过与源节点和目的节点的通信分别估计自身的前向链路和后向链路的信道状态信息，接着每个中继节点根据估计到的信道状态信息和竞争时间函数计算自身的竞争时间，在每个时隙中竞争时间最短的中继节点被选为协作节点，源节点的信息经协作节点转发给目的节点，所述竞争时间函数基于收集能量最多的中继选择策略构建或者基于最大信噪比的中继选择策略构建。

【技术特征摘要】
1. 一种适用于信能同传中继网络的分布式中继选择方法，其特征在于：包括以下步 骤： 每个中继节点通过与源节点和目的节点的通信分别估计自身的前向链路和后向链路 的信道状态信息，接着每个中继节点根据估计到的信道状态信息和竞争时间函数计算自身 的竞争时间，在每个时隙中竞争时间最短的中继节点被选为协作节点，源节点的信息经协 作节点转发给目的节点，所述竞争时间函数基于收集能量最多的中继选择策略构建或者基 于最大信噪比的中继选择策略构建。2. 根据权利要求1所述一种适用于信能同传中继网络的分布式中继选择方法，其特征 在于：在包括源节点、目的节点和多个中继节点的信能同传中继网络中，利用中继选择策略 选择一个中继节点作为参与协作传输的协作节点，源节点的信息经协作节点转发给目的节 点，具体流程包括： 1) 中继节点估计所述前向链路和后向链路的信道状态信息； 2) 中继节点根据估计到的信道状态信息和基于对应的中继选择策略构建的竞争时间 函数计算自身的竞争时间，并将竞争时间作为自身定时器初始时间； 3) 具有最小定时器初始时间的中继节点由于定时器率先归O而广播一个声明数据包， 具有最小定时器初始时间的中继节点利用所述声明数据包通知源节点自己为协作节点。3. 根据权利要求1或2所述一种适用于信能同传中继网络的分布式中继选择方法，其 特征在于： 当采用基于收集能量最多的中继选择策略时，所述协作节点的确定具体包括以下步 骤： 2. 1)各个中继节点同时估计所述前向链路的信道状态信息； 2. 2)中继节点根据估计到的前向链路的信道状态信息，计算自身收集到的能量： Ek=IPsIhkI2CiT 其中，Ek为第k个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，闫静，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61