一种无线供能虚拟全双工中继传输方法技术

本发明专利技术涉及一种无线供能虚拟全双工中继传输方法，将中继终端分为A组和B组，在奇数时隙，信源终端S发送信号给A组中继终端中的中继终端RAq，RAq将接收到的信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，RBm将接收到的信号转发给信宿终端D；在偶数时隙，信源终端S发送信号给B组中继终端中的中继终端RBm，RBm将接收到的信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，RAq将接收到的信号转发给信宿终端D。本发明专利技术中信源终端在任意时隙都发送信号，并且信宿终端在任意时隙都接收信号，因此具有较高的数据传输速率；采用基于功率分割的能量采集方式，中继终端可以从接收信号中获取能量，用于信号中继传输，从而可以最大程度降低自身能量储备的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种无线供能虚拟全双工中继传输方法
本专利技术涉及无线通信
，尤其是涉及一种无线供能虚拟全双工中继传输方法。
技术介绍
无线通信系统中,当发射端和接收端的距离较远时，通过在发射端和接收端中间引入中继终端进行信号的转发,可以在一定程度上降低发送终端功率消耗,增加通信距离，提高系统容量，这一技术被称为无线中继技术。图1给出了一个典型的单信源多中继无线中继系统，其中信源终端S在多个中继终端R1,....,RK的辅助下将信号发送到信宿终端D。对于上述无线中继通信系统，通常采用半双工中继传输方式，即采用2个时隙来完成一次信息传输,如图1所示。在奇数时隙，信源终端发送信号给中继终端R1,....,RK；在偶数时隙，中继终端R1,....,RK将信号经过一定处理后转发给信宿终端。这种传统的半双工中继传输方式存在两个主要问题：(1)、每次需要2个时隙才能完成一次信息传输，因此传输效率较低；(2)、中继终端需要消耗自身的能量储备来帮助信源转发信息，当中继终端本身就是一个能量受限的终端时，可能不太愿意参与信号的转发。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够提高信号传输效率，并且降低中继终端能量消耗的无线供能虚拟全双工中继传输方法。本专利技术所采用的技术方案是，一种无线供能虚拟全双工中继传输方法，通过信号传输系统来完成，该信号传输系统包括信源终端S、若干个中继终端以及信宿终端D，该传输方法采用2个时隙来完成一次信号传输，设定奇数时隙为2t-1，偶数时隙为2t，其中t＝1,2，...,n，n表示时隙数，该传输方法包括下列步骤：(1)、将中继终端分为两个组，即A组中继终端和B组中继终端，每组均包含N个中继终端，分别为RA1，...,RAN和RB1，...,RBN；(2)、在奇数时隙2t-1，t＝1,2，...,n，信源终端S选取A组中继终端中的任意一个中继终端RAq进行信号转发，q∈{1,2，...,N}，中继终端RAq接收到信号，并采用功率分割的方式将接收信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，此时B组中继终端中的RBm将其在前一时隙2t-2中接收到的信号经过信号处理转发给信宿终端D；(3)、在偶数时隙2t，t＝1,2，...,n，信源终端S选取B组中继终端中的任意一个中继终端RBm进行信号转发，m∈{1,2，...,N}，中继终端RBm接收到信号，并采用功率分割的方式将接收信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，此时A组中继终端中的RAq将其在前一时隙2t-1中接收到的信号经过信号处理转发给信宿终端D。在步骤(2)中，设定信源终端S发送的信号为xs(2t-1)，其功率为PS，那么A组中继终端中的任意一个中继终端RAq接收到的信号可以表示为：其中表示从信源终端S到A组的中继终端RAq的信道系数，表示从B组的中继终端RBm到A组中继终端中的RAq的信道系数，表示相应的高斯白噪声。在步骤(2)中，采用功率分割的方式将接收信号一分为二，用于能量采集的信号表示为：其中A,q表示分割系数，其取值范围为(0,1)，则中继终端RAq采集到的能量可以表示为：其中η表示能量采集转换效率，中继终端RAq采集到的能量被用于下一个时隙进行信号转发；用于信号处理的信号表示为：该部分信号被转换到基带便于在下一个时隙进行转发，在下一个时隙进行转发的信号为：其中表示相应的高斯白噪声。在步骤(2)中，信宿终端D的接收信号表示为：yD(2t-1)＝hBD,mxRB,m(2t-1)+zD(2t-1)，其中hBD,m表示从B组中继终端RBm到信宿终端D的信道系数，zD(2t-1)表示相应的高斯白噪声。在步骤(3)中，设定信源终端S发送的信号为xs(2t)，其功率为PS，那么B组中继终端中的任意一个中继终端RBm接收到的信号可以表示为：其中表示从信源终端S到B组的中继终端RBm的信道系数，表示从A组的中继终端RAq到B组中继终端中的RBm的信道系数，zRB,m,1(2t-1)表示相应的高斯白噪声。在步骤(3)中，采用功率分割的方式将接收信号一分为二，用于能量采集的信号表示为：其中B,m表示分割系数，其取值范围为(0,1)，则中继终端RBm采集到的能量可以表示为：其中η表示能量采集转换效率，中继终端RBm采集到的能量被用于下一个时隙进行信号转发；用于信号处理的信号表示为：该部分信号被转换到基带便于在下一个时隙进行转发，转发信号为：其中表示相应的高斯白噪声。在步骤(3)中，信宿终端D的接收信号表示为：yD(2t)＝hAD,qxRA,q(2t)+zD(2t)，其中hAD,q表示从A组中继终端RAq到信宿终端D的信道系数，zD(2t)表示相应的高斯白噪声。在步骤(2)的奇数时隙和步骤(3)的偶数时隙中，信源终端S选择中继终端进行信号传输的选择方法均为基于信道增益相乘的中继选择策略，即从信源终端到中继终端和从中继终端到信宿终端信道系数相乘后绝对值的平方得到一个数值，取拥有该值的最大值的那个中继终端为最佳的中继终端，进行能量采集和信号转发，这一策略用数学公式表示为：本专利技术的有益效果是：采用上述无线供能虚拟全双工中继传输方法，A组和B组的中继终端RAq和RBm在奇数和偶数时隙轮流进行信号接收和发送，信源终端S在任意奇数时隙和偶数时隙均发送信号，而信宿终端D则始终接收信号，从而可以获得比图1中的传统半双工中继更高的传输效率。附图说明图1为现有技术中单信源多中继无线中继系统的信号传输示意图；图2为本专利技术一种无线供能虚拟全双工中继传输方法的信号传输示意图；图3为本专利技术所提出方法与传统半双工中继方法的性能比较；具体实施方式以下参照附图并结合具体实施方式来进一步描述专利技术，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施，本专利技术保护范围并不受限于该具体实施方式。本专利技术涉及一种无线供能虚拟全双工中继传输方法，通过信号传输系统来完成，该信号传输系统包括信源终端S、若干个中继终端以及信宿终端D，该传输方法采用2个时隙来完成一次信号传输，设定奇数时隙为2t-1，偶数时隙为2t，其中t＝1,2，...,n，该传输方法包括下列步骤：(1)、将中继终端分为两个组，即A组中继终端和B组中继终端，每组均包含N个中继终端，分别为RA1，...,RAN和RB1，...,RBN；(2)、在奇数时隙2t-1，t＝1,2，...,n，信源终端S选取A组中继终端中的任意一个中继终端RAq进行信号发送，q∈{1,2，...,N}，中继终端RAq接收到信号，并采用功率分割的方式将接收到的信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，此时B组中继终端中的RBm将其在前一时隙2t-2中接收到的信号经过信号处理转发给信宿终端D；(3)、在偶数时隙2t，t＝1,2，...,n，信源终端S选取B组中继终端中的任意一个中继终端RBm进行信号发送，m∈{1,2，...,N}，中继终端RBm接收到信号，并采用功率分割的方式将接收到的信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，此时A组中继终端中的RAq将其在前一时隙2t-1中接收到的信号经过信号处理转发给信宿终端D。步骤(2)中，设信源终端S发送的信号为xs(2t-1)，其功率为PS，A组中继终端中的任意一个中继终端RAq接收到的信号为：，其中表示从信源终端S到A组的中继终端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线供能虚拟全双工中继传输方法，通过信号传输系统来完成，该信号传输系统包括信源终端S、若干个中继终端以及信宿终端D，该传输方法采用2个时隙来完成一次信号传输，设定奇数时隙为2t‑1，偶数时隙为2t，其中t＝1,2，...,n，n表示时隙数，其特征在于：该传输方法包括下列步骤：(1)、将中继终端分为两个组，即A组中继终端和B组中继终端，每组均包含N个中继终端，分别为RA1，...,RAN和RB1，...,RBN；(2)、在奇数时隙2t‑1，t＝1,2，...,n，信源终端S选取A组中继终端中的任意一个中继终端RAq进行信号发送，q∈{1,2，...,N}，中继终端RAq接收到信号，并采用功率分割的方式将接收到的信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，此时B组中继终端中的RBm将其在前一时隙2t‑2中接收到的信号经过信号处理转发给信宿终端D；(3)、在偶数时隙2t，t＝1,2，...,n，信源终端S选取B组中继终端中的任意一个中继终端RBm进行信号发送，m∈{1,2，...,N}，中继终端RBm接收到信号，并采用功率分割的方式将接收到的信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，此时A组中继终端中的RAq将其在前一时隙2t‑1中接收到的信号经过信号处理转发给信宿终端D。...

【技术特征摘要】
1.一种无线供能虚拟全双工中继传输方法，通过信号传输系统来完成，该信号传输系统包括信源终端S、若干个中继终端以及信宿终端D，该传输方法采用2个时隙来完成一次信号传输，设定奇数时隙为2t-1，偶数时隙为2t，其中t＝1,2，...,n，n表示时隙数，其特征在于：该传输方法包括下列步骤：(1)、将中继终端分为两个组，即A组中继终端和B组中继终端，每组均包含N个中继终端，分别为RA1，...,RAN和RB1，...,RBN；(2)、在奇数时隙2t-1，t＝1,2，...,n，信源终端S选取A组中继终端中的任意一个中继终端RAq进行信号发送，q∈{1,2，...,N}，中继终端RAq接收到信号，并采用功率分割的方式将接收到的信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，此时B组中继终端中的RBm将其在前一时隙2t-2中接收到的信号经过信号处理转发给信宿终端D；(3)、在偶数时隙2t，t＝1,2，...,n，信源终端S选取B组中继终端中的任意一个中继终端RBm进行信号发送，m∈{1,2，...,N}，中继终端RBm接收到信号，并采用功率分割的方式将接收到的信号一分为二，分别用于能量采集和信号处理，此时A组中继终端中的RAq将其在前一时隙2t-1中接收到的信号经过信号处理转发给信宿终端D。2.根据权利要求1所述的一种无线供能虚拟全双工中继传输方法，其特征在于：步骤(2)中，设定信源终端S发送的信号为xs(2t-1)，其功率为PS，那么A组中继终端中的任意一个中继终端RAq接收到的信号表示为：其中表示从信源终端S到A组的中继终端RAq的信道系数，表示从B组的中继终端RBm到A组中继终端中的RAq的信道系数，表示相应的高斯白噪声。3.根据权利要求2所述的一种无线供能虚拟全双工中继传输方法，其特征在于：在步骤(2)中，采用功率分割的方式将接收信号一分为二，用于能量采集的信号表示为：其中A,q表示分割系数，其取值范围为(0,1)，则中继终端RAq采集到的能量可以表示为：其中η表示能量采集转换效率，中继终端RAq采集到的能量被用于下一个时隙进行信号转发；用于信号处理的信号表示为：该部分信号被转换到基带便于在下一个时隙进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：方朝曦，陆颖芝，
申请(专利权)人：浙江万里学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33