[发明专利]一种信息和能量互换的双向中继通信方法

说明书

本发明公开了一种信息和能量互换的双向中继通信方法，所述方法包括：将一个双向中继传输帧分成两个相等的时隙；在时隙1，源节点发送一个信息信号给中继节点，同时目的节点发送一个能量信号给中继节点；中继节点收到信号后，采用功率分割协议获取能量；在时隙2，中继节点将信息解码信号放大转发给源节点和目的节点，源节点直接从接收信号中获取能量；目的节点对接收信号进行自干扰消除，提取出信息信号。本发明可用于两个终端通过一个中继节点完成信息和能量互换的无线通信系统，包括体域网、应答器等，具有实现简单、适用范围广、能够同时满足能量获取和信息传输要求等优点，可以在能量获取约束下最大化信息传输速率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种信息和能量互换的双向中继通信方法。

背景技术

目前研究人员已经设计了很多种无线信息和能量同时传输的方法，涉及的通信系统包括MIMO、OFDM、中继等。能量接收机有分离式的，目的是在能量收获约束下最大化信息传输速率；也有无线供能通信式的，用收获的能量来完成信息传递，最大化信息传输速率；能量获取模式则有时间切换和功率分割两种。以上这些方法都没有考虑到信息和能量互换问题，在体域网、应答器等无线通信系统中，一个终端要将能量输送给另一个终端，同时还要接收来自对方的信息，这就涉及到终端之间的信息和能量互换，需要一种相应的无线信息和能量同时传输方法。

发明内容

本发明提供一种信息和能量互换的双向中继通信方法，可以在能量获取约束下最大化信息传输速率。本发明可用于两个终端通过一个中继节点完成信息和能量互换的无线通信系统，包括体域网、应答器等，具有实现简单、适用范围广、能够同时满足能量获取和信息传输要求等优点。

一种信息和能量互换的双向中继通信方法，所述方法包括：

(1)将一个双向中继传输帧分成两个相等的时隙。

(2)在时隙1，源节点发送一个信息信号给中继节点，同时目的节点发送一个能量信号给中继节点。

(3)中继节点收到信号后，采用功率分割协议获取能量。

(4)在时隙2，中继节点将信息解码信号放大转发给源节点和目的节点，源节点直接从接收信号中获取能量。

(5)目的节点对接收信号进行自干扰消除，提取出信息信号。

附图说明

图1为无线信息和能量互换传输系统示意图。

图2为无线信息和能量互换传输方法示意图。

具体实施方式

信息和能量互换的双向中继通信系统包括一个源节点S、一个中继节点R和一个目的节点D。所有节点都是半双工的，只装有一根天线。源节点S携带很少能量，依靠获取的能量持续工作，中继节点R没有外部供能，依靠从接收的信号中获取能量来完成信号转发，目的节点D拥有充足的能量。一个双向中继传输帧分成两个相等的时隙。在时隙1，源节点S发送一个信息信号给中继节点R，同时目的节点D发送一个能量信号给中继节点R，中继节点R在收到信号后，采用功率分割(power splitting)协议获取能量。在时隙2，中继节点R将信息解码信号放大转发给源节点S和目的节点D。源节点S直接从接收信号中获取能量，记为(J)。目的节点D对接收信号进行自干扰消除，提取出信息信号。目的节点D处的信息传输速率记为C(bit/s)，中继节点处的放大增益记为β。

采用功率分割协议获取能量，是按照最优功率分割比率进行分割并由下述方式获得：在中继节点R的发射功率约束和源节点S的能量获取约束下最大化目的节点D处的信息传输速率，建立优化问题如下：