[发明专利]一种基于ARQ的无线能量收集网络选择协作传输方法

权利要求书

1.一种基于ARQ的无线能量收集网络选择协作传输方法，其特征在于，该方法在源节点与目的节点之间设置多个支持射频能量收集且带有可充电电池的中继节点；源节点通过多轮ARQ方式向目的节点发送信息，中继节点尝试解码该信息并同时利用射频能量进行充电；若目的节点接收失败，则中继节点通过分布式竞争选出最佳中继节点进行协助转发；在转发过程中，未解码成功的中继节点继续尝试解码；若转发未成功则进入下一轮；该方法具体包括以下步骤：

第1轮：

步骤101：源节点S以功率P_S向目的节点D直接传输数据包；若D接收成功，则返回ACK帧；若D接收失败，则返回NACK帧；进入步骤102；

步骤102：成功解码源信息的中继加入解码集D(s)，未解码成功的中继不加入D(s)也不积累能量；每个中继节点根据目的节点D反馈的NACK帧，估计中继-目的信道增益；在D(s)中的中继在时间窗口内采用分布式竞争方式选出最优中继R_i^*，即D(s)中每个中继节点开启一个定时器进行回退，该定时器初始值与判定参数ω_i成反比，定时器最先到期的选为最佳中继，其中ω_i表示为：

其中，表示原节点S与中继节点R_i之间的信道增益，P_s为源节点的发射功率，R为目标速率；

步骤103：最佳中继R_i^*协作转发数据包给目的节点D，同时D(s)通过利用中继-中继信道得到扩充；D成功接收协作信息，则反馈ACK帧，数据包传输成功，本轮结束；若D接收失败，反馈NACK帧，进入下一轮；

第n轮，2≤n≤L：

步骤n01：源节点S向目的节点D直接传输数据包，未加入解码集D(s)的中继以功率拆分模式进行能量信息同时处理，在D(s)中的中继只进行能量的收集；成功解码源信息的中继将加入D(s)；D接收成功，则反馈ACK帧，结束传输；若接收失败，则反馈NACK帧，进入步骤n02；

所述步骤n01中，源节点S以功率P_s向目的节点D传输数据包过程中，中继节点根据发射功率分为以下四种情况：

(1)本轮刚加入D(S)的中继节点R_a,1≤a≤N，其发射功率为：

其中，N表示中继节点数量，η为中继处能量转换效率因子；

(2)之前在D(S)中但未选择作为最佳中继的节点R_b,1≤b≤N,b≠a，其发射功率为：

(3)在上一轮传输中被选择作为最佳中继的节点R_c,1≤c≤N,a≠b≠c，因为保障传输的成功，耗尽所有能量用于协作传输，故只收集到了本轮的能量，其发射功率为：

(4)在本轮次成功接收源信息，未加入D(S)的中继，不能累积能量，发射功率为0；

步骤n02：在D(s)中的中继在时间窗口内采用分布式竞争方式选出最优中继R_i^*，即D(s)中每个中继节点开启一个定时器进行回退，该定时器初始值与ω_i成反比，定时器最先到期的选为最佳中继；

步骤n03：最佳中继R_i^*协作转发数据包给目的节点D，位于解码集D(s)外的中继尝试解码R_i^*发出的信息，成功接收到的中继节点加入D(s)，即D(s)通过利用中继-中继信道得到扩充；D成功接收协作信息，则反馈ACK帧，数据包传输成功，本轮结束；若D接收失败，反馈NACK帧，进入下一轮；

当数据包传输到第L轮结束时，若目的节点仍未反馈ACK帧，则整个数据包传输以失败状态而结束，系统产生中断事件。

2.根据权利要求1所述的一种基于ARQ的无线能量收集网络选择协作传输方法，其特征在于，所述步骤102中，当中继节点能成功解码源信息加入解码集D(S)，且其进行能量收集后的发射功率为：

其中，为中继节点的发射功率，β_i为功率分配因子，η为中继处能量转换效率因子。