[发明专利]适用于HDAF中继系统的传输方法

说明书

本发明提出了一种适用于HDAF中继系统的传输方法，信源节点以功率发送导频信号，且目的节点和中继节点都可接收此信号，目的节点和中继节点根据接收到的信号估计接收信噪比，然后把估计结果反馈给信源节点，从而选择信息传输方式：信源节点直传信号至目的节点，或者信源节点通过中继节点将接收到的信号转发到目的节点。其中，后者的中继节点采用HDAF传输协议，选择使得系统能量效率最大的中继节点传输，即可保证通信系统的能耗。

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体为一种适用于HDAF中继系统的传输方法。

背景技术

无线协能传输(SWIPT)是解决能量受限网络中能量稀缺问题的无线传输技术。不同于传统的依靠外界电源供能的网络，SWIPT网络节点从接收的射频信号中收集能量，并将其用于后续信息的发送，克服了能量收集技术对外界电源的依赖。实现SWIPT通信的关键在于接收机结构的设计，主要有“功率分割(Power Splitting,PS)”、“时间切换(TimeSwitching,TS)”和“天线切换(Antenna Switching,AS)”等，可提高系统的频谱效率。协作多中继技术是5G的重要技术，Bao和Li结合两种中继基本转发协议的优势，提出了混合型解码放大转发(HDAF)协议，即当源端至中继端的信道条件较好时优先采用DF协议，反之采用AF协议，能大大提高通信的可靠性。

协作中继网络中，中继节点常按照以下两种传输协议进行信息处理，都存在着各自的缺陷。

第一种是放大转发(Amplify–and-Forward,AF)协议，对于AF协议，中继节点将接收到的信号放大后，再转发给目的节点，这种方式容易实现，但在放大有用信号的同时，也会放大干扰和噪声。因此，AF协议适用于高信噪比(Signal to Noise Rate,SNR)下的情形。在AF中继协议中，中继节点并不需要解码和再生信号，因此对于AF中继协议，中继节点转发时比较容易并且能够减少处理延迟的时间，其缺陷在于不分离有用信号和噪声，同时进行无差别的放大，这将导致有用信号的失真。

第二种是解码转发(Decode–and-Forward,DF)协议。对于DF协议，中继节点从接收到的信号中提取发送的信息，然后重新编码并将它们转发到目的节点。固定DF中继协议即中继始终检测和转发从源节点接收的信号，由于中继节点转发信号的质量受到源节点到中继节点以及中继节点到目的节点信道情况的约束，带来了中继节点协作传输的不确定性，且低估了错误解码的可能性，一旦错误的信息转发出去，必然会降低系统的性能。

需要进一步指出的是，上述两种中继传输协议方案仅仅考虑了系统的可靠性问题，并没有考虑系统的能量效率问题。无线通信系统通常携带外用电，无论是制造水平还是高频率的数据通信，这都影响着电池的服务寿命。对于可充电的电池，在某些极端的情况下，网络中的节点根本无法进行充电，如高山峻岭、荒漠、极地等。对于不可充电的电池，只有更换电池。电池的更换不仅会影响用户高速信息交互的需求而且废电池的处理不当还会污染自然环境。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种适用于HDAF中继系统的传输方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于HDAF中继系统的传输方法，具体步骤为：

步骤1：信源节点在内以功率P_s发送信号x，目的节点和中继节点分别接收到此信号，其中α为时间转换因子，T为传输总时间，0≤α≤1；

步骤2：目的节点根据接收到的信号估计接收信噪比，并将估计结果反馈给信源节点，信源节点根据估计接收信噪比选择相应信息传输方式，具体为：当估计接收信噪比大于第一门限，信源节点直接将信息传输至目的节点，完成信息传输，否则，进行步骤3；

步骤3：信源节点传输信号至中继节点后，在(1-α)T内，中继节点采集能量；在内，中继节点接收信号，中继节点通过混合解码-放大转发协议处理接收信号，并将处理后的信号转发至目的节点，确定信道容量；