CN105163267B - 一种无线供能的终端直接通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线供能的终端直接通信方法。所述方法包括：(1)家庭基站使用频带W向所有室内蜂窝用户广播信息信号x(t)，同时终端A向终端B发送信息信号y(t)，终端A和终端B之间的通信共享家庭基站的频带W；终端B的接收信号并将其分为两部分：和 用于能量获取，用于信息解码。(2)家庭基站使用频带W向所有室内蜂窝用户广播信息信号x(t)，同时终端B向终端A发送信息信号z(t)；终端A的接收信号并将其分为两部分：和用于能量获取，用于信息解码。本发明能够利用环境中的无线电能量并且平衡终端的信号传输和能量获取。在家庭网络等环境下，可以有效进行无线电能量输送，无线供能使得终端的能量得以补充，延长了续航时间。

Description

一种无线供能的终端直接通信方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种无线供能的终端直接通信方法。

背景技术

终端直通是移动通信系统中允许两个终端共享基站的频带进行通信而不需要基站转发信号的新技术，它可以提高蜂窝网的频谱效率、吞吐量、能量效率和公平性，还可以降低终端的通信延迟，终端直通技术特别适合用来提供信息速率要求高、延迟要求低的多媒体通信服务。目前已经公开了很多种终端直通的频谱共享和资源分配方法，但是未见考虑了无线供能的终端直接通信方法。

无线电信号不仅携带信息，也携带能量。目前公开了很多种信息和能量同时传输以及无线供能的通信方法，这些技术还没有涉及无线供能的终端直接通信，已经公开的方法也不能直接应用到终端直接通信系统中。

发明内容

本发明提供一种无线供能的终端直接通信方法，能够利用环境中的无线电能量并且平衡终端的信号传输和能量获取。在家庭网络等环境下，可以有效进行无线电能量输送，无线供能使得终端的能量得以补充，延长了续航时间。

家庭基站和蜂窝用户之间的下行通信以及直连终端之间的通信分两阶段进行。 第一阶段，家庭基站使用频带W向所有室内蜂窝用户广播信息信号x(t)，同时终端A向终端B 发送信息信号y(t)，终端A和终端B之间的通信共享家庭基站的频带W。终端B只有少量能量 储备，没有电源连接，需要获取无线电能量向终端A发送信号，采用先获取再传输协议。终端 B的接收信号并将其分为两部分：

和用于能量获取，用于信息解码。

终端B获取的能量E＝ηρ(P_F|h_FB|²+P_A|h_AB|²)T；

终端B得到的信息速率

第二阶段，家庭基站仍然使用频带W向所有室内蜂窝用户广播信息信号x(t)，同时 终端B向终端A发送信息信号z(t)。终端A同样只有少量能量储备，没有电源连接，需要获取 无线电能量再向终端B发送信号，也采用先获取再传输协议。终端A接收来自终端B的信号和 来自家庭基站的干扰，终端A的接收信号将它分为 两部分：和用于能量获取，用于信息解码。

终端B获取的能量E＝ηρ(P_F|h_FB|²+P_A|h_AB|²)T；

终端B得到的信息速率

其中：P_F是家庭基站的发射功率；P_A是终端A的发射功率；P_B是终端B的发射功率；h_FB是家庭基站到终端B的信道系数；h_AB是终端A到终端B的信道系数；h_BA是终端B到终端A的信道系数；n_A(t)、n_B(t)是均值为0方差为σ²的加性高斯白噪声；ρ、α均是功率分割因子；η是能量转换效率；w是带宽；T是每个阶段的时间长度。

附图说明

图1为无线供能的终端直接通信系统示意图。

图2描述了本发明的两个阶段。

具体实施方式

如图1所示，无线供能的终端直接通信系统包括一个家庭基站FBS和K个室内蜂窝用户MU₁,…,MU_K、一对直连终端A和B。家庭基站FBS和蜂窝用户之间的下行通信以及直连终端之间的通信分两阶段进行。在第一阶段，家庭基站使用频带W向所有室内蜂窝用户广播信息信号x(t)，同时终端A向终端B发送信息信号y(t)。终端B的接收信号表示为：

终端B将接收信号分为两部分：和前者用于能量获取，后者用于信息解码。终端B获取的能量计算为E＝ηρ(P_F|h_FB|²+P_A|h_AB|²)T，噪声功率相对小被忽略，得到的信息速率计算为：

设信号的均值为0方差归一化为1，第k个室内蜂窝用户的接收信号表示为：

其中：h_k和h_Ak分别是家庭基站FBS和终端A到第k个室内蜂窝用户的信道系数，k是室内蜂窝用户序号；n_k(t)是均值为0方差为σ²的加性高斯白噪声。第k个室内蜂窝用户MU_k的信干噪比记算为在第二阶段，家庭基站使用频带W向所有室内蜂窝用户广播信息信号x(t)，同时终端B向终端A发送信息信号z(t)。终端A的接收信号表示为：

终端A将接收信号分为两部分：和前者用于能量获取，后者用于信息解码。终端A获取的能量计算为G＝ηα(P_F|h_FA|²+P_B|h_BA|²)T，得到的信息速率计算为：

第k个室内蜂窝用户的接收信号表示为：

其中h_Bk是终端B到第k个室内蜂窝用户的信道系数。

第k个室内蜂窝用户MU_k的信干噪比记算为终端A和B的发射功率必须满足最大发射功率约束P_AT≤E，P_BT≤G；其中T是每个阶段的时间长度。在室内蜂窝用户的信干噪比约束、终端的能量获取约束和最大发射功率约束下最大化信息速率之和，建立优化问题如下：

其中：Γ是室内蜂窝用户的最小信干噪比要求；Λ是终端最少获取的能量要求。将这个优化问题化简或者分解为多个子问题，逐步得到最优的功率分割因子和终端发射功率。

Claims (1)

1.一种无线供能的终端直接通信方法，所述方法包括：

(1)第一阶段，家庭基站使用频带W向所有室内蜂窝用户广播信息信号x(t)，同时终端A向终端B发送信息信号y(t)，终端A和终端B之间的通信共享家庭基站的频带W；

终端B的接收信号并将其分为两部分：和用于能量获取，用于信息解码；

(2)第二阶段，家庭基站使用频带W向所有室内蜂窝用户广播信息信号x(t)，同时终端B向终端A发送信息信号z(t)；

终端A的接收信号并将其分为两部分：和用于能量获取，用于信息解码；其中：P_F是家庭基站的发射功率；P_A是终端A的发射功率；P_B是终端B的发射功率；h_FB是家庭基站到终端B的信道系数；h_AB是终端A到终端B的信道系数；h_BA是终端B到终端A的信道系数；n_A(t)、n_B(t)是均值为0方差为σ²的加性高斯白噪声；ρ、α均是功率分割因子。