一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法，包括以下步骤：首先，根据中继节点到源节点与目的节点的距离，确定由距离中继节点较近的节点提供能源来源；其次，根据能源来源节点的不同，给出最优传输时隙时间分配方法；最后，按照所获最优时间分配比例0＜α*＜1，整个传输时隙T分为三个阶段，第一阶段，能量源占用α*T进行能量传输，第二阶段，源节点占用(1‑α*)T/2参与信息传输，第三阶段，中继节点占用剩余时长参与协作传输。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及移动通信
中无线能量传输中继网络，特别涉及一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法。
技术介绍
：在能量受限的无线网络中，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，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的方式吸引了越来越多的注意。目前主要有TS(timeswitching)和PS(powersplitting)两种接收方法。在实际中，相对于PS模式(接收机需要将接收到的射频信号分为两路信号)，TS模式，接收机可以在不同的时间进行能量收集与信息检测，TS模式更容易实施。在传统的无线能量传输中继网络中，中继节点收集的能量来源于发送信息的源节点本身，并没有考虑到中继节点的位置对于能量收集的影响，如此会造成系统的吞吐量并不是那么的理想，如果能够考虑到中继节点的位置，有效调整中继节点收集能量的来源方，势必会提升整个系统性能。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的缺陷，提供了一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法，并给出了获得最优的时间分配比例方法，有效地提高了系统的性能。为达到上述目的，本专利技术通过如下的技术方案予以实现：一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法，包括以下步骤：>1)根据中继节点到源节点与目的节点的距离，确定由距离中继节点近的节点提供能源来源；如果源节点与中继节点的距离小于目的节点与中继节点的距离，则源节点向中继发送能量信号，作为中继节点的能量来源，反之亦然；2)根据能源来源节点的不同，分别给出最优传输时隙时间分配方法得到最优时间分配比例α*，其中0＜α*＜1；3)按照所获最优时间分配比例α*，整个传输时隙T分为三个阶段，第一阶段，能量源以最优的时长α*T进行能量传输，第二阶段，源节点占用(1-α*)T/2参与信息传输，第三阶段，中继节点占用剩余时长参与协作传输，其中T为一个时隙的长度。本专利技术进一步的改进在于，步骤2)中，源节点或目的节点以最优的时长α*T广播能量信号，其中，最优的时间分配比例α*确定如下：情况1：源节点作为能量源时，根据系统吞吐量τ＝R(1-Pout)(1-α)/2，首先要确定系统中断概率Pout与时间分配比例的关系，关系如下： P o u t = 1 - e - A 1 - A 2 ( 1 - α ) A 1 α - ∫ 0 A 2 ( 1 - α ) A 1 α e - x - A 2 ( 1 - α ) α x d x ]]>其中，α为时间分配比例，γth＝22R-1为信噪比门限，R为系统传输速率，d1为源节点到中继节点的距离，d2为中继点到目的节点的距离，m为路径损耗指数，σr2为中继节点的接收噪声，σd2为目的节点的接收噪声，Ps为源节点能量信号发送功率，PI为源节点的信息信号发送功率；由此，系统的吞吐量可表达为由于表达式过于复杂，通过一维搜索获得最优的α*使得吞吐量达到最大；情况2：目的节点作为能量源时，根据系统吞吐量τ＝R(1-Pout)(1-α)/2，首先要确定系统中断概率Pout与时间分配比例的关系，关系如下： P o u t = 1 - e - A 1 - A 3 ( 1 - α ) α ]]>其中，Pd为目的节点能量信号发送功率；由此，系统的吞吐量可表达为令由于变量t与α是一一对应关系，经化简，最优时间分配比例α*对应的最优t*满足一个多项式，即：A3t3+2A3t2+A3t-4＝0，通过迭代算法获得最优的时间分配例α*本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法，其特征在于，包括以下步骤：1)根据中继节点到源节点与目的节点的距离，确定由距离中继节点近的节点提供能源来源；如果源节点与中继节点的距离小于目的节点与中继节点的距离，则源节点向中继发送能量信号，作为中继节点的能量来源，反之亦然；2)根据能源来源节点的不同，分别给出最优传输时隙时间分配方法得到最优时间分配比例α*，其中0＜α*＜1；3)按照所获最优时间分配比例α*，整个传输时隙T分为三个阶段，第一阶段，能量源以最优的时长α*T进行能量传输，第二阶段，源节点占用(1‑α*)T/2参与信息传输，第三阶段，中继节点占用剩余时长参与协作传输，其中T为一个时隙的长度。

【技术特征摘要】
1.一种协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法，其特征在于，包括以下
步骤：
1)根据中继节点到源节点与目的节点的距离，确定由距离中继节点近的节点提供能源
来源；如果源节点与中继节点的距离小于目的节点与中继节点的距离，则源节点向中继发
送能量信号，作为中继节点的能量来源，反之亦然；
2)根据能源来源节点的不同，分别给出最优传输时隙时间分配方法得到最优时间分配
比例α*，其中0＜α*＜1；
3)按照所获最优时间分配比例α*，整个传输时隙T分为三个阶段，第一阶段，能量源以最
优的时长α*T进行能量传输，第二阶段，源节点占用(1-α*)T/2参与信息传输，第三阶段，中继
节点占用剩余时长参与协作传输，其中T为一个时隙的长度。
2.根据权利要求1所述的协作中继系统信息吞吐量最大化的无线能量传输方法，其特
征在于，步骤2)中，源节点或目的节点以最优的时长α*T广播能量信号，其中，最优的时间分
配比例α*确定如下：
情况1：源节点作为能量源时，根据系统吞吐量τ＝R(1-Pout)(1-α)/2，首先要确定系统
中断概率Pout与时间分配比例的关系，关系如下：
P o u t = 1 - e - A 1 - A 2 ( 1 - α ) A 1 α - ∫ 0 A 2 ( 1 - α ) A 1 &alpha...

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