[发明专利]基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法

权利要求书

1.一种基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：源节点对信息进行喷泉编码并向中继节点、目的节点广播喷泉编码数据包；

其中所述喷泉编码采用LT码；具体实现过程为喷泉码编码器对接收到的K个信源数据包进行异或运算，源源不断产生N个喷泉编码数据包，其中，N＞K；

步骤2：中继节点对其本身的能量状态或信息译码状态进行监测；

步骤3：中继节点根据监测到的自身能量状态值或信息译码状态值，自适应调整用于能量收集和数据传输的数据包数量分割参数ρ与1-ρ，ρ∈(0,1)；

步骤4：中继节点根据能量收集的数据包分割参数ρ进行能量收集，中继节点根据数据传输的数据包分割参数1-ρ进行协作数据传输或信息译码后协作数据传输，并利用中继节点收集到的能量转发需要传输的数据至目的节点；

步骤5：目的节点解码分别来自源节点和中继节点喷泉编码数据包，恢复信号。

2.根据权利要求1所述的基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法，其特征在于：步骤1中，源节点S以已知的功率P_S向目的节点D与中继节点R发送信号x_S，目的节点D接收到的信号为：

其中，h_SD为源节点S到目的节点D的信道衰落系数，n_D为目的节点接收天线的高斯白噪声，其均值为0，方差为

令W₁代表传输带宽，目的节点D获得的最大传输速率为：

中继节点R接收到的信号为：

其中，h_SR为源节点S到中继节点R的信道衰落系数，n_R为中继节点接收天线的高斯白噪声，其均值为0，方差为

从源节点S收集到的能量功率为：

其中，η为能量转换效率；

从源节点S获得的最大传输速率为：

3.根据权利要求1所述的基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法，其特征在于：步骤3中，中继节点采用放大转发和译码转发两种工作模式进行数据协作传输。

4.根据权利要求3所述的基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法，其特征在于：当中继节点采用放大转发工作模式进行数据协作传输时，以启动中继节点所需最小能量为阈值，当能量收集模块的储能量接近该阈值时，设置分割参数为1，即将接收到的数据包全部用于取能；当储能量为电池最大容量时，设置分割参数为0，即将接收到的数据包全部用于信息译码；当储能量介于最小阈值与电池最大容量之间时，将电池最大容量和实时能量差与电池最大容量和最小能量差的比值作为反馈值；

则能量收集的数据包分割参数ρ为：

其中，E_state表示中继节点当前储能量，E_total为额定的能量收集模块能够存储的能量总量，E_min为启动中继节点所需最小能量。

5.根据权利要求4所述的基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法，其特征在于：E_min＝P_RmT，其中P_Rm为中继节点固定消耗功率，T为工作时间。

6.根据权利要求3所述的基于喷泉码数据包分割的协作中继网络无线信能同传方法，其特征在于：当中继节点采用译码转发工作模式进行数据协作传输时，根据中继节点数据包译码状态信息自适应调整分割参数值1-ρ，而该工作方式的前提是要求中继节点能量始终大于启动中继节点所需最小能量；将喷泉码特有的可译集概念作为自适应调整依据，将期望的可译集数量和当前实际可译集数量差与期望的可译集数量的比值作为反馈值；

则数据传输的数据包分割参数1-ρ为：

其中，R为每次译码迭代所期望的可译集的数量，r为实际可译集数量。