一种干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法，包括以下步骤：通过信道估计得到信道及干扰信息，可以根据当前的信道及干扰信息动态的调整分配给信息检测(information decoding，ID)部分和能量收集(energy harvesting，EH)部分的比率，从而获得最优的ID与EH的折中。通过反馈，发送端也可以知道信道及干扰信息，此时不但可以根据当前的信道信息动态的调整分配给ID部分和EH部分的比率，还可以实时的调整发送功率，从而获得最优的ID与EH的折中。

【技术实现步骤摘要】
一种干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法
本专利技术属于无线通信
，涉及一种SWIPT系统中的传输方法，具体涉及一种干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法。
技术介绍
在无线通信系统中，无线电波既能携带能量，也能携带信息。SWIPT将实现无线能量和信息的同时传输，其对无线传感器网络意义重大。现如今的无线网络中，传感器或节点都配有电池，由于更换电池有时会比较困难，使得无线网络的使用寿命受到限制。通过周围环境中的无线电信号收集能量能平衡网络能量的分布，大大延长使用寿命。信息和能量的同时传输，主要有TS(TimeSwitching)和PS(PowerSplitting)两种方案。目前，在不考虑干扰的情况下，动态的TS和PS已经得出了最佳的策略。由于无线电信号可以被用来能量收集，干扰不再是完全没有用处，相反的是，它可能在无线通信系统中是一大利好。在考虑干扰的情况下，最佳的TS策略也已得到研究，不过此策略不能获得较好的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法，该传输方法可以实现最优的信息及能量传输。为达到上述目的，本专利技术所述的干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：5)接收端进行信道估计，获取信道及干扰信息，当用户预设发送端已知所述信道及干扰信息时，发送端进行信道的估计，获取所述信道及干扰信息；当用户预设发送端未知信道及干扰信息时，发送端不进行信道的估计，则发送端不能获取信道及干扰信息；6)当用户预设发送端已知信道及干扰信息时，则根据获取的信道及干扰信息以最优发射功率P*向接收端发送信息；当用户预设发送端未知信道及干扰信息时，发送端以固定功率向接收端发送信息；7)接收端根据所述信道及干扰信息以及发送端的信道信息状态以最优的策略动态调整分配对应的信息检测的功率比率ρ*及能量接收的功率比率1-ρ*，其中，发送端的信道信息状态包括两种状态，其中，一种状态为发送端已知信道及干扰信息，另一种状态为发送端未知信道及干扰信息；8)接收端内的信息接收机根据所述信息检测的功率比率ρ*进行信息的检测，接收端内的能量接收机根据所述能量接收的功率比率1-ρ*进行能量的接收。步骤3)中当发送端的信道信息状态为发送端未知信道及干扰信息时，最优的策略动态调整分配对应的信息检测的功率比率ρ*的方法如下：判断其中，h为发送端到接收端的能量增益，I为接收端中接收天线引入其他使用同频段用户的干扰，σ2为在进行ID时信号处理电路引入加性高斯白噪声的白噪声功率，λ为与收集能量约束有关的参数；当则ρ*＝0，当则判断是否大于等于0，当时，则ρ*＝1，当时，步骤3)中当发送端的信道信息状态为发送端已知信道及干扰信息时，最优的策略动态调整分配对应的信息检测的功率比率ρ*的方法如下：假设，a＝λ(I+σ2)h2，b＝λh(2I+σ2)(I+σ2)-hσ2，c＝λI(I+σ2)，Δ＝b2-4ac，当Δ＞0时，则设k＝h-λσ2h，d＝-λIσ2，当k＞0时，则设λ，β分别为与收集能量约束及发送功率约束相关的参数，ρS1及PS1分别为在S1范围内最优的信息检测的功率比率及发射端的最优发射功率；ρS2及PS2分别为在S2范围内最优的信息检测的功率比率及发射端的最优发射功率；ρS3及PS3分别为在S3范围内最优的信息检测的功率比率及发射端的最优发射功率，S1＝{P|F1(P，λ)≥0，0≤P≤Ppeak}，S2＝{P|F1(P，λ)＜0，F0(P，λ)≥0，0≤P≤Ppeak}，S3＝{P|F0(P，λ)＜0，0≤P≤Ppeak})，Ppeak为峰值功率；当k≤0时或者当k＞0且P0≥Ppeak时，则ρ*＝0，当k＞0，P0＜Ppeak，b≥0时、当k＞0，b＜0，Δ≤0，P0＜Ppeak时、或者当k＞0，b＜0，Δ＞0，P0＜Ppeak＜P1时，则ρS3*＝0，然后通过梯度迭代方法求解出(ρS2*，PS2*)；然后将(ρS2*，PS2*)及(ρS3*，PS3*)分别代入C的计算公式中，然后选择其中最大的C对应的信息检测的功率比率及发射功率为信息检测的功率比率ρ*及发送端的最优发射功率P*；当k＞0，b＜0，Δ＞0，P0＜P1≤Ppeak≤P2时，则ρS1*＝1，然后通过用梯度迭代方法求出解(ρS2*，PS2*)，将(ρS1*，PS1*)、(ρS2*，PS2*)及(ρS3*，PS3*)分别代入C的计算公式中，选取其中最大的C对应的信息检测的功率比率及发射功率分别为信息检测的功率比率ρ*及发送端的最优发射功率P*，即当k＞0，b＜0，Δ＞0，P0＜P1＜P2＜Ppeak时，则ρS1*＝1，ρS3*＝0，采用梯度迭代方法求解出(ρS2*，PS2*)；然后将(ρS1*，PS1*)、(ρS2*，PS2*)及(ρS3*，PS3*)分别代入C的计算公式中，选取其中最大的C对应的信息检测的功率比率及发射功率作为信息检测的功率比率ρ*及发送端的最优发射功率P*，即本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法在信息及能量的输出过程中，发送端获取信道及干扰信息，当发送端已知该信道及干扰信息时，则根据信道及干扰信息以最优发射功率向接收端发送信息，当发送端未知该信道及干扰信息时，则以固定功率相接收端发送信息，接收端获取信道信息以及发送端的信道信息状态，然后根据获取的信道信息及发送端的信道信息状态选择对应的信息检测的功率比率及能量接收的功率比率来检测信息及能量接收，使信息检测的功率比率及能量接收到功率比率动态变化，从而实现最优的信息及能量传输，进而提高SWIPT系统的性能。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为本专利技术中SWIPT系统的模型；图3为本专利技术中弱干扰环境下系统信息检测与能量接收的折中性能图；图4本专利技术中强干扰环境下系统信息检测与能量接收的折中性能图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1及图2，本专利技术所述的干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法包括以下步骤：1)接收端进行信道估计，获取信道及干扰信息，当用户预设发送端已知所述信道及干扰信息时，发送端进行信道的估计，获取所述信道及干扰信息；当用户预设发送端未知信道及干扰信息时，发送端不进行信道的估计，则发送端不能获取信道及干扰信息；2)当用户预设发送端已知信道及干扰信息时，则根据获取的信道及干扰信息以最优发射功率P*向接收端发送信息；当用户预设发送端未知信道及干扰信息时，发送端以固定功率向接收端发送信息；3)接收端根据所述信道及干扰信息以及发送端的信道信息状态以最优的策略动态调整分配对应的信息检测的功率比率ρ*及能量接收的功率比率1-ρ*，其中，发送端的信道信息状态包括两种状态，其中，一种状态为发送端已知信道及干扰信息，另一种状态为发送端未知信道及干扰信息；4)接收端内的信息接收机根据所述信息检测的功率比率ρ*进行信息的检测，接收端内的能量接收机根据所述能量接收的功率比率1-ρ*进行能量的接收。接收端接收到的信号，以比率ρ(v)分配功率给信息检测，则能达到的最大信息传输速率为则遍历容量为Ev[r(v)]；剩余的信号分配给能量接收，则收集到的能量为q(v)＝ε(1-ρ(v))(h(v)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：1)接收端进行信道估计，获取信道及干扰信息，当用户预设发送端已知所述信道及干扰信息时，发送端进行信道的估计，获取所述信道及干扰信息；当用户预设发送端未知信道及干扰信息时，发送端不进行信道的估计；2)当用户预设发送端已知信道及干扰信息时，则根据获取的信道及干扰信息以最优发射功率P*向接收端发送信息；当用户预设发送端未知信道及干扰信息时，发送端以固定功率向接收端发送信息；3)接收端根据所述信道及干扰信息以及发送端的信道信息状态以最优的策略动态调整分配对应的信息检测的功率比率ρ*及能量接收的功率比率1‑ρ*，其中，发送端的信道信息状态包括两种状态，其中，一种状态为发送端已知信道及干扰信息，另一种状态为发送端未知信道及干扰信息；4)接收端内的信息接收机根据所述信息检测的功率比率ρ*进行信息的检测，接收端内的能量接收机根据所述能量接收的功率比率1‑ρ*进行能量的接收。

【技术特征摘要】
1.一种干扰信道下的SWIPT系统中的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：1)接收端进行信道估计，获取信道及干扰信息，当用户预设发送端已知所述信道及干扰信息时，发送端进行信道的估计，获取所述信道及干扰信息；当用户预设发送端未知信道及干扰信息时，发送端不进行信道的估计；2)当用户预设发送端已知信道及干扰信息时，则根据获取的信道及干扰信息以最优发射功率P*向接收端发送信息；当用户预设发送端未知信道及干扰信息时，发送端以固定功率向接收端发送信息；3)接收端根据所述信道及干扰信息以及发送端的信道信息状态以最优的策略动态调整分配对应的信息检测的功率比率ρ*及能量接收的功率比率1-ρ*，其中，发送端的信道信息状态包括两种状态，其中，一种状态为发送端已知信道及干扰信息，另一种状态为发送端未知信道及干扰信息；4)接收端内的信息接收机根据所述信息检测的功率比率ρ*进行信息的检测，接收端内的能量接收机根据所述能量接收的功率比率1-ρ*进行能量的接收；步骤3)中当发送端的信道信息状态为发送端未知信道及干扰信息时，最优的策略动态调整分配对应的信息检测的功率比率ρ*的方法如下：判断其中，P为发射功率，h为发送端到接收端的能量增益，I为接收端中接收天线引入其他使用同频段用户的干扰，σ2为在进行ID时信号处理电路引入加性高斯白噪声的白噪声功率，λ为与收集能量约束有关的参数；当则ρ*＝0；当则判断是否大于等于0，当时，则ρ*＝1，当时，步骤3)中当发送端的信道信息状态为发送端已知信道及干扰信息时，最优的策略动态调整分配对应的信息检测的功率比率ρ*的方法如下：设a＝λ(I+σ2)h2，b＝λh(2I+σ2)(I+σ2)-hσ2，c＝λI(I+σ2)，且P和λ的函数和令Δ＝b2-4ac，其中，ρ为信息检测功率比；当Δ>0时，则设k＝h-λσ2h，d＝-λIσ2，当k>0时，则设λ,β分别为与收集能量约束及发送功率约束相关的参数，ρS1及PS1分别为在S1范围内最优的信息检测的功率比率及发射端的最优发射功率；ρS2及PS2分别为在S2范围内最优的信息检测的功率比率及发射端的最优发射功率；ρS3及PS3分别为在S3范围内最优的信息检测的功率比率及发射端的最优发射功率，S1＝{P|F1(P,λ)≥0,0≤P≤Ppeak}，S2＝{P...

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