一种适用于携能非正交多址通信系统的增量中继方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于携能非正交多址通信系统的增量中继方法，包括：信源发送探测信号；远端用户根据探测信号判断直达路径是否支持目标速率的传输并向信源广播第一反馈信号；信源接收第一反馈信号，若其为支持目标速率的传输，则在第一时隙和第二时隙中采用直接非正交多址方式进行信息传输；若第一反馈信号为不支持目标速率的传输，则判断近端用户的能量采集状况；如果近端用户采集的能量小于预设门限值，则在第一时隙和第二时隙中采用直接非正交多址方式进行信息传输；如果采集的能量大于预设门限值，则采用协作非正交多之方式进行信息传输。本发明专利技术提供的增量中继方法可以对非正交多址的中断概率和吞吐量进行优化。

An incremental relay method for non orthogonal multiple access communication system

【技术实现步骤摘要】
一种适用于携能非正交多址通信系统的增量中继方法
本专利技术是关于无线通信
，特别是关于一种适用于携能非正交多址通信系统的增量中继方法。
技术介绍
现阶段，在通信系统中，中继节点大都是能量有限节点,在很多情况下给节点充电或者更换电池是很不方便或者要花费很大代价的，所以如何延长通信系统的使用寿命成为一个备受关注的研究热点。此外，在能源日益短缺的今天,如何降低能源消耗也是通信行业研究的一个热点问题。于是，无线携能通信(SimultaneousWirelessInformationandPowerTransfer，SWIPT)技术应运而生,它是一种新型的无线通信类型，无线携能通信可以同时传输信号和能量，即在与无线设备进行信息交互的同时，为无线设备提供能量。从而延长无线网络的寿命并且提高能量利用率。另一方面,传统的正交多址接入(OrthogonalMultipleAccess,OMA)技术将不能满足未来无线网络在系统容量和频谱利用率等方面的新需求,于是非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess,NOMA)技术作为一种新兴的多址接入技术,越来越受到人们的关注。参见文献1(Y.Liu,Z.Ding,M.Elkashlanetal.,“Cooperativenon-orthogonalmultipleaccesswithsimultaneouswirelessinformationandpowertransfer,”IEEEJ.Sel.AreasCommun.,vol.34,no.4,pp.938-953,Apr.2016.)、文献2(M.Vaezi,R.Schober,Z.Dingetal.,“Non-orthogonalmultipleaccess:Commonmythsandcriticalquestions,”Sep.2018.)、文献3(Y.Liu,H.ding,J.Shenetal.,“OutageperformanceanalysisforSWIPTbasedcooperativenon-orthogonalmultipleaccesssystems”,IEEECommun.Lett.,vol.23,no.9,pp.1501-1505,Sep.2019.)、文献4(E.Boshkovska,D.W.K.Ng,N.Zlatanovetal.,“Practicalnon-linearenergyharvestingmodelandresourceallocationforSWIPTsystems,”IEEECommun.Lett.,vol.19,no.12,pp.2082-2085,Dec.2015.)、文献5(G.Lu,L.Shi,andY.Ye,“MaximumthroughputofTS/PSschemeinanAFrelayingnetworkwithnon-linearenergyharvester,”IEEEAccess,vol.6,pp.26617-26625,2018)、文献6(L.Shi,W.Cheng,Y.Yeetal.,“Heterogeneouspower-splittingbasedtwo-wayDFrelayingwithnon-linearenergyharvesting,”inProc.IEEEGlobecom,AbuDhabi,UnitedArabEmirates,Dec.2018,pp.1-7)、文献7(J.N.Laneman,D.N.C.Tse,andG.W.Wornell,“Cooperativediversityinwirelessnetworks:Efficientprotocolsandoutagebehavior,”IEEETrans.Inf.Theory,vol.50,no.12,pp.3062-3080,Dec.2004.)、文献8(S.S.IkkiandM.H.Ahmed,“Performanceanalysisofincrementalrelayingcooperative-diversitynetworksoverRay-leighfadingchannels,”IETCommun.,vol.5,no.3,pp.337-349,Feb.2011.)、文献9(S.S.IkkiandM.H.Ahmed,“Performanceanalysisofcooperativediversitywithincremental-best-relaytechniqueoverRayleighfadingchannels,”IEEETrans.Commun.,vol.59,no.8,pp.2152-2161,Aug.2011.)、文献10(G.Li,D.Mishra,andH.Jiang,“CooperativeNOMAwithincrementalrelaying:performanceanalysisandoptimization,”IEEETrans.Veh.Technol.,vol.67,no.11,pp.11291-11295,Nov.2018.)。文献1中作者研究了基于无线携能通信的非正交多址网络中传统协作非正交多址协议的中断性能。假设动态功率分割因子等于0时，已经提出的方案将会浪费第二个时隙。在文献1中，功率分配系数是常数，它会导致近端用户产生较差的中断性能。在文献2中的作者指出，非正交多址的主要目的是服务尽可能多的用户，换句话说，基于非正交多址的网络必须要确保用户使用的公平性。文献3中作者提出的方案是被功率分配系数和动态功率分割因子所决定的，去优先满足近端用户的需求，当动态分割因子等于0时，可以使得网络变成直传非正交多址发送模式。分析结果表明,文献3中所提出的方案要比文献1中的方案在吞吐量上有着更好的表现。值得注意的是在文献1和文献3中的网络仍然采用一个线性的能量采集器。文献4中的作者提出由于在电路中二极管、电感器和电容器具有非线性的特点，因此在实际使用中能量采集器也表现出非线性的特点。文献4中，为了代替指数非线性模型，我们采用分段线性模型把整个的非线性范围分割成多个分段线性片段。使用上述方法的好处，除了在数学计算上易于处理之外，文献5和文献6中的作者提出分段模型通过选择片段的合适数目来提供足够的精确度。这个发现促使我们采用分段模型对非线性能量采集器的特性进行建模。文献7中作者提出了在每次发送信息前，会在1bit反馈信号的帮助下，来决定是否需要中继将信号传递到目的节点，通过这种方式增量中继能够达到更好的性能。在文献8和文献9中作者的分析结果表明基于增量中继的协作通信比传统的协作通信模型有更高的吞吐量。在文献10中作者在恒定能量的传统协作非正交多址网络中，增量协作非正交多址协议的中断性能已经被研究。基于此，本申请的专利技术人发现，假设中继节点能够聚集能量，此时采用无线携能通信技术来满足中继节点的需求是一个不错的选择。但是，在基于无线携能通信的非正交多址网络中，增量协作非正交多址协议的中断性能尚未被研究。公开于该
技术介绍
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【技术保护点】
1.一种适用于携能非正交多址通信系统的增量中继方法，将传输帧划分为第一时隙和第二时隙，第一时隙和第二时隙时间间隔相等，其特征在于，所述增量中继方法包括：/n在第一个时隙前，信源向远端用户以及近端用户发送探测信号；/n远端用户根据探测信号判断直达路径是否支持目标速率的传输，根据判断结果，向信源广播第一反馈信号；/n信源接收所述第一反馈信号，若所述第一反馈信号为支持目标速率的传输，则在第一时隙和第二时隙中，采用直接非正交多址方式进行信息传输；/n若所述第一反馈信号为不支持目标速率的传输，则判断近端用户的能量采集状况；/n如果近端用户采集的能量小于预设门限值，则在第一时隙和第二时隙中，采用直接非正交多址方式进行信息传输。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于携能非正交多址通信系统的增量中继方法，将传输帧划分为第一时隙和第二时隙，第一时隙和第二时隙时间间隔相等，其特征在于，所述增量中继方法包括：
在第一个时隙前，信源向远端用户以及近端用户发送探测信号；
远端用户根据探测信号判断直达路径是否支持目标速率的传输，根据判断结果，向信源广播第一反馈信号；
信源接收所述第一反馈信号，若所述第一反馈信号为支持目标速率的传输，则在第一时隙和第二时隙中，采用直接非正交多址方式进行信息传输；
若所述第一反馈信号为不支持目标速率的传输，则判断近端用户的能量采集状况；
如果近端用户采集的能量小于预设门限值，则在第一时隙和第二时隙中，采用直接非正交多址方式进行信息传输。


2.如权利要求1所述的增量中继方法，其特征在于，所述向信源广播第一反馈信号之后，还包括：
近端用户接收所述远端用户广播的第一反馈信号；
若所述反馈信号为不支持目标速率的传输，且采集的能量小于预设门限值，则所述近端用户向源节点和远端用户广播第二反馈信号。


3.如权利要求2所述的增量中继方法，其特征在于，所述近端用户采集的能量小于预设门限值包括：
若接收到近端用户发送的第二反馈信号，则判断近端用户采集的能量小于预设门限。


4.如权利要求值1所述的增量中继方法，其特征在于，所述若所述第一反馈信号为不支持目标速率的传输，则判断近端用户的能量采集状况之后，还包括：
若近端用户采集的能量大于等于预设门限，此时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英挺，高风，张鑫，吴坛坤，王冠华，沈建梅，肖如意，邓翔宇，杨鸿武，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62