基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法技术

本发明专利技术公开基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法，包括传输模型，传输模型包括主系统发射端、主系统接收端、第一次系统用户、第二次系统用户和次系统接收端，当主系统发射端内的能量达到传输阈值，进入信息传输模式，包括第一个传输阶段和第二个传输阶段，第一个传输阶段中主系统发射端利用存储的能量和部分带宽发送信息给第二次系统用户和主系统接收端，同时第一次系统用户利用剩余的带宽传输信息给次系统接收端，第二个传输阶段中第二次系统用户分别发送主系统信号和其自己的信号，当主系统发射端内的能量未达到传输阈值时，进入能量采集模式。本发明专利技术进行非线性能量采集，并通过带宽分配系数进行带宽分配以提升整个系统的频谱效率。

【技术实现步骤摘要】
基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法
本专利技术属于非线性能量采集领域，尤其涉及基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法。
技术介绍
为了应对日益增长的环境问题和无线传输需求，在无线通信系统的设计中需要特别注重系统的能量效率和频谱效率。近期的研究表明，运用无线信息和能量同传技术可以使得终端从周围的射频信号中同时获取能量和处理信息。虽然通信终端也可以从太阳能和风能中获取电能，但这些传统的能量获取方式受天气等环境因素影响较大，无法很好地满足设备对不间断能量的需求，取而代之从射频信号中获取能量更为可控，更适用于如无线传感器网络等。另一方面，认知无线网络可以根据感知当前的无线传输环境，根据自身性能目标进行动态规划和配置来满足传输要求，是通过频谱共享来提高系统频谱效率的一种有效方法。将能量收集融合到认知无线电网络中有望为能量受限终端的运行提供不间断能量，同时提高频谱效率。因此，将认知无线电网络与能量采集相结合，可以为无线通信系统同时提高能量效率和频谱效率提供了一种有效的方法。在目前已有的方案中，Z.Wang等在《Cognitive本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法，其特征在于，包括：/n传输模型，所述传输模型包括主系统发射端(PT)、主系统接收端(PR)、第一次系统用户(S1)、第二次系统用户(S2)和次系统接收端(SR)，定义第二次系统用户(S2)为中继节点以协作主用户信息的传输，假设所有的传输信道均为独立的瑞利衰落信道，因此信道在一个传输时隙内保持不变，但在不同的传输时隙会产生独立变化；/n当主系统发射端(PT)内的能量达到传输阈值时，进入信息传输模式，所述信息传输模式中一个传输时隙包括第一个传输阶段和第二个传输阶段，通过最优的带宽分配系数α来分配所述第一个传输阶段和所述第二个传输阶段的带宽，在所述...

【技术特征摘要】
1.基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法，其特征在于，包括：
传输模型，所述传输模型包括主系统发射端(PT)、主系统接收端(PR)、第一次系统用户(S1)、第二次系统用户(S2)和次系统接收端(SR)，定义第二次系统用户(S2)为中继节点以协作主用户信息的传输，假设所有的传输信道均为独立的瑞利衰落信道，因此信道在一个传输时隙内保持不变，但在不同的传输时隙会产生独立变化；
当主系统发射端(PT)内的能量达到传输阈值时，进入信息传输模式，所述信息传输模式中一个传输时隙包括第一个传输阶段和第二个传输阶段，通过最优的带宽分配系数α来分配所述第一个传输阶段和所述第二个传输阶段的带宽，在所述第一个传输阶段，所述主系统发射端(PT)利用存储的能量和部分带宽αB(0＜α＜1)发送信息xP给所述第二次系统用户(S2)和所述主系统接收端(PR)，同时所述第一次系统用户(S1)利用剩余的带宽资源(1-α)B传输信息xS1给所述次系统接收端(SR)，在所述第二个传输阶段，所述主系统发射端(PT)和所述第一次系统用户(S1)停止传输，所述第二次系统用户(S2)分别发送经过放大转发解码后的主系统信号和其自己的信号；
当所述主系统发射端(PT)内的能量没有达到传输阈值时，进入能量采集模式，在整个传输时隙内，所述第一次系统用户(S1)和所述第二次系统用户(S2)利用整个带宽资源同时向所述次系统接收端(SR)发送信号，而所述主系统发射端(PT)从接收到的两路次系统信号中获取能量。


2.根据权利要求1所述的基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法，其特征在于：在任意时隙开始时，PT会检测其存储的能量E0是否超过传输能量阈值Eth，若E0＜Eth，则主系统发射端(PT)通过广播比特信令告知其余终端，其将在这个时隙进行能量采集，即进入所述能量采集模式，第一次系统用户(S1)和第二次系统用户(S2)将利用整个带宽进行数据传输；若E0≥Eth，则主系统发射端(PT)通过广播比特信令告知其余终端，其将在这个时隙进行能量传输，即进入所述能量传输模式，一个传输时隙被分成两个时长相等的所述第一个传输阶段和所述第二个传输阶段。


3.根据权利要求1所述的基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法，其特征在于：在一个传输时隙内，所述主系统发射端(PT)采集到的能量为
E0＝ηT(PS1|hPT,S1|2+PS2|hPT,S2|2)(1)
其中，PS1和PS2分别表示第一次系统用户和第二次系统用户的传输功率，η表示能量转换效率，T表示传输时隙长度，hPT,S1代表主系统发射端与第一次系统用户间的传输信道，hPT,S2代表主系统发射端与第二次系统用户间的传输信道，同时，次系统接收端(SR)所接收的信息为



其中，nSR表示接收的高斯白噪声；hS1,SR代表第一次系统用户与次系统接收端之间的传输信道，hS2,SR代表第二次系统用户与次系统接收端之间的传输信道。


4.根据权利要求1所述的基于非线性能量采集的双用户协作认知频谱共享方法，其特征在于：在一个传输时隙内，所述第一个传输阶段中所述第二次系统用户(S2)和所述主系统接收端(PR)接收的信息分别为



其中，代表第二次系统用户接收的信息，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐锟，薛泉，廖绍伟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44