CN111416650B - 一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法 - Google Patents

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CN111416650B CN201811549012.4A CN201811549012A CN111416650B CN 111416650 B CN111416650 B CN 111416650B CN 201811549012 A CN201811549012 A CN 201811549012A CN 111416650 B CN111416650 B CN 111416650B
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Abstract

本发明涉及物联网、无线通信、传感器网络领域，具体而言，涉及一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法，其主要包括以下步骤：1)建立系统模型，所述系统模型由一个多天线的可以同时发射信号和能量的混合发射机，多个单天线的能够接受信息和能量的中继以及一个单天线的接收机组成；2)根据系统模型，以PS协议和TS协议来构建数学模型；3)优化问题解决方案。本发明同时考虑功率分配(PS)和者时间切换(TS)模式，同时考虑从发射机到接收机直连链路发生的情况更符合实际场景，使得系统总吞吐量最大化。

Description

一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法
技术领域
本发明涉及物联网、无线通信、传感器网络领域，具体而言，涉及一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法。
背景技术
随着各种电子设备的数量将极大地增加，大量的无线通信设备是由容量有限的电池供电，设备的维护成本和生命周期很大程度上取决于电池，而它带来的问题是缩短了设备使用寿命。现有的处理方法通常是在电池耗尽后直接丢弃或者进行有线连接供能，虽然单个设备更换电池成本不高，但当设备数量海量增加时，直接处理会造成很多浪费。并且，由于数量很大，为数十亿个中继充电或更换电池变得不切实际且成本高昂。显然这并不符合节能减排绿色通信的理念。应该以一种更“绿色”的方式更好地利用。
无线能量传输的方法有很多，如环境能量收集技术、近距离的电感耦合技术、远距离的激光传输。然而，这些技术的局限性也十分明显。环境能量收集技术是将环境能量从环境转换为电力，主要是为小型自主无线电子设备供电，其转换效率通常较低，而且所收集的功率通常很小(毫瓦或微瓦)。电感耦合技术局限在其适用范围较短，指向性较低。激光传输是在电磁辐射更接近光谱的可见区域(数十微米到数十纳米)的情况下，通过将电转换成激光束来传输功率，然后激光束指向光伏电池，其局限性在于需要有视距传输。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法，其同时考虑功率分配(PS)和者时间切换(TS)模式，同时考虑从发射机到接收机直连链路发生的情况更符合实际场景，使得系统总吞吐量最大化。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)建立系统模型
所述系统模型由一个多天线的可以同时发射信号和能量的混合发射机，多个单天线的能够接受信息和能量的中继以及一个单天线的接收机组成；
2)根据系统模型，以PS协议和TS协议来构建数学模型
3)优化问题解决方案。
进一步地，上述步骤1)建立的系统模型中：
在第一跳中，多天线发射机波束以固定的发射功率pt和波束成型向量w1形成波束成形信息；波束成形信息由中继和接收机直接接收，在第二跳中，中继放大并将接收的信号转发到接收机。第一跳中较高的直接传输速率可能降低中继的信号质量，从而导致中继传输的数据速率降低。
进一步地，上述步骤1)建立的系统模型中：
在第二跳中的中继传输期间，发射机还可以利用新的波束成形向量w2将相同的信息直接传输到接收机，因此，接收机处的接收信号将是由中继器转发的信号和来自发射机的直接波束成形信号的混合。通过接收机处的最大比率组合(MRC)，两个跳中的接收信号可以组合在一起以增强传输的可靠性。
进一步地，上述步骤2构建的数学模型中：
PS协议为：整个时隙被分成两个子时隙，发射机在第一个子时隙中的波束成形策略w1用于同时进行功率和信息传输，其由PS比率ρ控制，PS方案中的各个中继可以设置不同的PS比率，以最好地匹配发射机的波束成型策略和各个中继的能量需求；
设s表示具有单位功率的信息符号，在第一跳中从发射机传递到目标接收机，发射机发射的信号可以表示为
Figure GDA0001987772210000021
则第一跳在接收机端的信噪比(SNR)为：
Figure GDA0001987772210000022
其中
Figure GDA0001987772210000031
代表从发射机到接收机的直连信道f0的赫尔米特转置，假设接收机的噪声功率归一化为1，通过改变波束成型向量w1，发射机可以根据其信道条件和能量收集能力调整到不同中继的信息和能量传输；
给定发送信号xs，中继-n处的射频(RF)信号由
Figure GDA0001987772210000032
给出，其中fn是从发射机到中继-n的信道矢量；对于PS协议中的每个中继-n，接收信号功率的一部分ρn被转换为功率，因此中继-n的发射功率pn的上限界限如下：
Figure GDA0001987772210000033
其中η代表能量转换效率，另外1-ρn的信号功率被传递给信号检测器，因此在中继-n处接收到的信号表示为：
Figure GDA0001987772210000034
其中为了方便定义
Figure GDA0001987772210000035
并且σn～CN(0，1)是零均值、单位方差的复高斯噪声，根据中继的能量需求和发射机的波束成型策略，各个中继可以调整PS比率
Figure GDA0001987772210000036
以改善接收机端的信号质量；
在第二跳中，中继放大并将信息转发给接收机，接收到信号rn的能量为1+|yn|2，定义每个中继-n的功率放大系数为
Figure GDA0001987772210000037
与此同时，发射机可以通过一个新的波束成形策略w2直接传输信息给接收机，因此，接收机处的接收信号rd是发射机的直接波束成型信号和中继的联合传输的混合信号，即：
Figure GDA0001987772210000038
其中前两项与每个中继-n的放大信号有关rn，第三项
Figure GDA0001987772210000039
代表着从发射机发出的直接传输，于是第二跳的SNR可以表示为：
Figure GDA00019877722100000310
当直接链路出现在两跳时，通过在接收机处使用最大比合并(MRC)，整体SNR由γ＝γ1+γ2给出。
优化问题形式为：
Figure GDA0001987772210000041
Figure GDA0001987772210000042
而此时的优化问题在不同的中继下是非线性耦合的无法直接求解，因此，可以把发射机看成一个虚拟中继，即视作中继-0，这样可以设置ρ0＝0并且
Figure GDA0001987772210000043
则可以重写为：
Figure GDA0001987772210000044
其中x和g是(N+1)×1维的向量，x0g0＝1，令z＝xog，M＝yyH，即得到γ2＝zHMz/||z||2，则：
Figure GDA0001987772210000045
第一项是由瑞利熵的性质得到的，并且当z＝cy时成立，其中c是一些常量，意味着以下的等式约束：
Figure GDA0001987772210000046
Figure GDA0001987772210000047
于是，式(6)被凸等价为如下式子：
Figure GDA0001987772210000048
Figure GDA0001987772210000049
Figure GDA00019877722100000410
Figure GDA0001987772210000051
Figure GDA0001987772210000052
其中：pt为发射机发射功率，f0为直连链路信道，fn为发射机到中继-n的信道情况，W0为中继充能时的发射机波束成形策略，W1为第一跳时发射机的波束成形优化策略，很明显，w2仅涉及直接链接；因此，最佳w2可以与直连链路对齐，即
Figure GDA0001987772210000053
定义了
Figure GDA00019877722100000520
则SNR上边界为
Figure GDA0001987772210000055
功率约束(6b)，从等式(9a)得到
Figure GDA0001987772210000056
并且中继-n的发射功率可以表示为
Figure GDA0001987772210000057
其中
Figure GDA0001987772210000058
是一个常数，此时能量约束(6b)可以被重写为：
Figure GDA0001987772210000059
相当于(10b)所示的线性矩阵不等式，通过引入辅助变量
Figure GDA00019877722100000510
定义矩阵变量，使得
Figure GDA00019877722100000511
二次约束
Figure GDA00019877722100000512
可以如(10c)中那样重写为线性形式；此外，定义
Figure GDA00019877722100000513
然后另
Figure GDA00019877722100000514
这可以放宽到线性矩阵不等式(10d)；
显然，(10d)中的约束在最佳状态下保持相等；
若找到W1和
Figure GDA00019877722100000515
最优PS比率为
Figure GDA00019877722100000516
注意到我们通过其凸近似
Figure GDA00019877722100000517
放宽等式
Figure GDA00019877722100000518
若最优W1被找到，如果W1是秩为1的，则可以检索波束成型向量w1，否则构造一个随机波束形成器w1(t)，满足
Figure GDA00019877722100000519
进一步地，上述步骤2构建的数学模型中：
TS协议中：长度为ω的专用子时隙被保留用于从发射机到中继的无线功率传输，然后将时隙的另一部分，即1-ω用于中继辅助信息传输，其对于中继接收和转发阶段同等地划分；w0和ω分别表示发射机的能量波束成型策略和专用功率传输的信道时间；为了实现最佳吞吐量，发射机可以优化能量收集时间以及波束成型策略(w0,w1,w2)；
与PS协议中相同，第一跳时接收机收到发射机通过直连链路传输的信号，信噪比(SNR)如式(1)所示，给定传输信号xs，中继-n接受到的信号为
Figure GDA0001987772210000061
并且会在第二跳被转发放大；令
Figure GDA0001987772210000062
则功率放大系数为
Figure GDA0001987772210000063
因此，第二跳中的接收信号和SNR可以分别以与(5)和(6)中相同的形式表示，但是x和y具有不同的定义；所以，吞吐量最大化问题可以构建为：
Figure GDA0001987772210000064
与PS协议模型相似，把发射机看作一个虚拟中继并且定义
Figure GDA0001987772210000065
代表第二跳直连链路；然后可以重写γ2为瑞利熵，γ＝γ1+γ2的上界由下式给出：
Figure GDA0001987772210000066
等式成立条件为存在一些标量c，使得：
Figure GDA00019877722100000611
Figure GDA0001987772210000067
并且在第二跳时，发射机波束成形策略调整为与直连链路匹配，即
Figure GDA0001987772210000068
所以优化问题构建为：
Figure GDA0001987772210000069
Figure GDA00019877722100000610
Figure GDA0001987772210000071
Figure GDA0001987772210000072
将(14d)带入第二式，并且定义
Figure GDA0001987772210000073
然后，转换(14)为如下等式：
Figure GDA0001987772210000074
Figure GDA0001987772210000075
Figure GDA0001987772210000076
Figure GDA0001987772210000077
TS协议的数学模型由于优化量t和sn,0之间的耦合关系，所以是非凸的，很难直接求解，而注意到TS数学模型单调特性，想到采用多边形逼近法来求解优化问题近似解。
进一步地，上述步骤3)优化问题解决方案，具体指：
单调性也是一种特性，可用于有效的算法设计。利用多边形逼近法，系统地使用单调性，在无线网络的性能最大化问题中，将大大避免获得全局最优解的困难。通过改变变量，我们可以视信噪比
Figure GDA0001987772210000078
为决定变量。则式(15)可以如
Figure GDA0001987772210000079
重写为更简单的形式，约束定义为：
Figure GDA00019877722100000710
显然，新的目标函数是随着t和
Figure GDA00019877722100000711
单调递增的，所以最优值会出现在可行域Ω的边界上，为了继续算法设计，首先验证可行集Ω表示正定集(Normal set)，其定义如下：
如果集合Ω为正定集，则对于z∈Ω，所有其他在范围0≤z′≤z的z′也同样在集合Ω里。需要证明问题(15)里的可行域Ω是一个关于
Figure GDA00019877722100000713
的正定集合；
假设
Figure GDA00019877722100000712
并且相对应的解由(t,W0,W1)给出，由于正定集合的性质，我们要给出
Figure GDA0001987772210000081
对于任意的
Figure GDA0001987772210000082
这就要求构建另一个解得集合(t′,W′0,W′1)；为了这个目标，设定
Figure GDA0001987772210000083
并且构建新的解的集合使得W′1＝αW1并且W′0＝αW0这意味着：
s′n,1(1+pts′n,1)≤αsn,1(1+ptsn,1)≤αθn(1/t-2)sn,0≤θn(1/t′-2)s′n,0，
第一个不等式取决于α≤1并且第二个不等式以解(t,W0,W1)表示为
Figure GDA0001987772210000084
最后一项不等式由t′≤t；于是，新的解对于问题(15b)-(15d)是可行的；除此之外，我们有
Figure GDA0001987772210000085
意味着
Figure GDA0001987772210000086
并且Ω是一个正定集合；
单调优化算法通过规则形状的多边型连续逼近可行集Ω，其被定义为有限间隔或密闭集合的并集；密闭集合的每个断点都是多边形块的顶点，随着密闭集合数量的增加，多边形块将近似于Ω；很明显将在一个有限顶点上获得一个递增目标函数相对于多边形块的最优值；
在第k次迭代中，单调算法方法首先确定多边形块
Figure GDA0001987772210000087
的一个顶点上的上界
Figure GDA0001987772210000088
并且还通过投影方法来评估下界
Figure GDA0001987772210000089
通过连续产生“较小的”多块Pk+1使得
Figure GDA00019877722100000810
该算法确保上下界之间的间隙逐渐减小；问题(14)的投影方法需要在二分搜索的每次迭代中求解半正定规划(SDP)；给定第k次迭代中的任何不可行顶点
Figure GDA00019877722100000811
通过参数λk将其缩小，然后检查
Figure GDA00019877722100000812
是否成立，需要通过内点算法有效地解决SDP；通过使用二分法简单地执行对最大
Figure GDA00019877722100000813
的搜索。
本发明的优点：
本发明一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法，本算法采用了边云计算新模型，加入了已有研究中忽略的同端通信代价，以及跨端通信非对称的特点，同时考虑了网络资源的异构性和同构性；本发明算法基于新模型而提出，更加适用于边云计算环境中的计算任务卸载；本发明提出了基于贪婪原则的任务卸载算法：当网络资源异构时，本发明利用贪婪算法求解近似最优卸载策略；该算法时间复杂度以及空间复杂度都较低，可以快速高效求解近似最优计算任务卸载策略；相较于现有技术，该算法可以同时优化计算代价以及同端、跨端的通信代价；本发明还可以使用其他方式解决非凸优化问题，如：机器学习等。
附图说明
图1是本发明实施例中基于无线供能中继系统的协作优化方案流程图；
图2是本发明实施例中的无线供能多中继协作两跳传输示意图(中继接收阶段：发射机给中继和接收机传输信息)；
图3是本发明实施例中的无线供能多中继协作两跳传输示意图(中继转发放大阶段：发射机和中继发送相同的信息给接收机)；
图4是本发明所提供的可以同时发送信息以及能量的发射机以及可以接受信息和能量的中继模型；
图5是本发明实施例中包含直连链路的无线能量信息传输模型(以功率分配PS协议进行的能量收集)；
图6是本发明实施例中包含直连链路的无线能量信息传输模型(以时间切换TS协议进行的能量收集)；
图7是吞吐量的比较图；
图8是不同信道条件下的性能提升。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
以下结合图1-6对本发明所提供的基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法做详细说明。详细地，本发明基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法包括：
1)建立系统模型
所述系统模型由一个多天线的可以同时发射信号和能量的混合发射机，多个单天线的能够接受信息和能量的中继以及一个单天线的接收机组成；
2)根据系统模型，以PS协议和TS协议来构建数学模型
3)优化问题解决方案。
在第一跳中，多天线发射机波束以固定的发射功率pt和波束成型向量w1形成波束成形信息；波束成形信息由中继和接收机直接接收，如图2(中继接收阶段：发射机给中继和接收机传输信息)和图4所示，这意味着发射机的波束成形设计必须平衡到中继和接收机的信息传输。在第二跳中，中继放大并将接收的信号转发到接收机。第一跳中较高的直接传输速率可能降低中继的信号质量，从而导致中继传输的数据速率降低。
进一步地，上述步骤1)建立的系统模型中：
在第二跳中的中继传输期间，发射机还可以利用新的波束成形向量w2将相同的信息直接传输到接收机，如图3所示(中继转发放大阶段：发射机和中继发送相同的信息给接收机)。因此，接收机处的接收信号将是由中继器转发的信号和来自发射机的直接波束成形信号的混合。通过接收机处的最大比率组合(MRC)，两个跳中的接收信号可以组合在一起以增强传输的可靠性。
进一步地，参见图5，上述步骤2构建的数学模型中：
PS协议为：整个时隙被分成两个子时隙，发射机在第一个子时隙中的波束成形策略w1用于同时进行功率和信息传输，其由PS比率ρ控制，PS方案中的各个中继可以设置不同的PS比率，以最好地匹配发射机的波束成型策略和各个中继的能量需求；
设s表示具有单位功率的信息符号，在第一跳中从发射机传递到目标接收机，发射机发射的信号可以表示为
Figure GDA0001987772210000111
则第一跳在接收机端的信噪比(SNR)为：
Figure GDA0001987772210000112
其中
Figure GDA0001987772210000113
代表从发射机到接收机的直连信道f0的赫尔米特转置，假设接收机的噪声功率归一化为1，通过改变波束成型向量w1，发射机可以根据其信道条件和能量收集能力调整到不同中继的信息和能量传输；
给定发送信号xs，中继-n处的射频(RF)信号由
Figure GDA0001987772210000114
给出，其中fn是从发射机到中继-n的信道矢量；对于PS协议中的每个中继-n，接收信号功率的一部分ρn被转换为功率，因此中继-n的发射功率pn的上限界限如下：
Figure GDA0001987772210000115
其中η代表能量转换效率，另外1-ρn的信号功率被传递给信号检测器，因此在中继-n处接收到的信号表示为：
Figure GDA0001987772210000116
其中为了方便定义
Figure GDA0001987772210000117
并且σn～CN(0，1)是零均值、单位方差的复高斯噪声，根据中继的能量需求和发射机的波束成型策略，各个中继可以调整PS比率
Figure GDA0001987772210000118
以改善接收机端的信号质量；
在第二跳中，中继放大并将信息转发给接收机，接收到信号rn的能量为1+|yn|2，定义每个中继-n的功率放大系数为
Figure GDA0001987772210000119
与此同时，发射机可以通过一个新的波束成形策略w2直接传输信息给接收机，因此，接收机处的接收信号rd是发射机的直接波束成型信号和中继的联合传输的混合信号，即：
Figure GDA0001987772210000121
其中前两项与每个中继-n的放大信号有关rn，第三项
Figure GDA0001987772210000122
代表着从发射机发出的直接传输，于是第二跳的SNR可以表示为：
Figure GDA0001987772210000123
当直接链路出现在两跳时，通过在接收机处使用最大比合并(MRC)，整体SNR由γ＝γ1+γ2给出。
优化问题形式为：
Figure GDA0001987772210000124
Figure GDA0001987772210000125
而此时的优化问题在不同的中继下是非线性耦合的无法直接求解，因此，可以把发射机看成一个虚拟中继，即视作中继-0，这样可以设置ρ0＝0并且
Figure GDA0001987772210000126
则可以重写为：
Figure GDA0001987772210000127
其中x和g是(N+1)×1维的向量，x0g0＝1，令z＝xog，M＝yyH，即得到γ2＝zHMz/||z||2，则：
Figure GDA0001987772210000128
第一项是由瑞利熵的性质得到的，并且当z＝cy时成立，其中c是一些常量，意味着以下的等式约束：
Figure GDA0001987772210000129
Figure GDA00019877722100001210
于是，式(6)被凸等价为如下式子：
Figure GDA0001987772210000131
Figure GDA0001987772210000132
Figure GDA0001987772210000133
Figure GDA0001987772210000134
Figure GDA0001987772210000135
其中：pt为发射机发射功率，f0为直连链路信道，fn为发射机到中继-n的信道情况，W0为中继充能时的发射机波束成形策略，W1为第一跳时发射机的波束成形优化策略，很明显，w2仅涉及直接链接；因此，最佳w2可以与直连链路对齐，即
Figure GDA0001987772210000136
定义了
Figure GDA0001987772210000137
则SNR上边界为
Figure GDA0001987772210000138
功率约束(6b)，从等式(9a)得到
Figure GDA0001987772210000139
并且中继-n的发射功率可以表示为
Figure GDA00019877722100001310
其中
Figure GDA00019877722100001311
是一个常数，此时能量约束(6b)可以被重写为：
Figure GDA00019877722100001312
相当于(10b)所示的线性矩阵不等式，通过引入辅助变量
Figure GDA00019877722100001313
定义矩阵变量，使得
Figure GDA00019877722100001314
二次约束
Figure GDA00019877722100001315
可以如(10c)中那样重写为线性形式；此外，定义
Figure GDA00019877722100001316
然后另
Figure GDA00019877722100001317
这可以放宽到线性矩阵不等式(10d)；
显然，(10d)中的约束在最佳状态下保持相等；
若找到W1和
Figure GDA0001987772210000141
最优PS比率为
Figure GDA0001987772210000142
注意到我们通过其凸近似
Figure GDA0001987772210000143
放宽等式
Figure GDA0001987772210000144
若最优W1被找到，如果W1是秩为1的，则可以检索波束成型向量w1，否则构造一个随机波束形成器w1(t)，满足
Figure GDA0001987772210000145
进一步地，参见图6，上述步骤2构建的数学模型中：
TS协议中：长度为ω的专用子时隙被保留用于从发射机到中继的无线功率传输，然后将时隙的另一部分，即1-ω用于中继辅助信息传输，其对于中继接收和转发阶段同等地划分；w0和ω分别表示发射机的能量波束成型策略和专用功率传输的信道时间；为了实现最佳吞吐量，发射机可以优化能量收集时间以及波束成型策略(w0,w1,w2)；
与PS协议中相同，第一跳时接收机收到发射机通过直连链路传输的信号，信噪比(SNR)如式(1)所示，给定传输信号xs，中继-n接受到的信号为
Figure GDA0001987772210000146
并且会在第二跳被转发放大；令
Figure GDA0001987772210000147
则功率放大系数为
Figure GDA0001987772210000148
因此，第二跳中的接收信号和SNR可以分别以与(5)和(6)中相同的形式表示，但是x和y具有不同的定义；所以，吞吐量最大化问题可以构建为：
Figure GDA0001987772210000149
与PS协议模型相似，把发射机看作一个虚拟中继并且定义
Figure GDA00019877722100001410
代表第二跳直连链路；然后可以重写γ2为瑞利熵，γ＝γ1+γ2的上界由下式给出：
Figure GDA00019877722100001411
等式成立条件为存在一些标量c，使得：
Figure GDA0001987772210000151
Figure GDA0001987772210000152
并且在第二跳时，发射机波束成形策略调整为与直连链路匹配，即
Figure GDA0001987772210000153
所以优化问题构建为：
Figure GDA0001987772210000154
Figure GDA0001987772210000155
Figure GDA0001987772210000156
Figure GDA0001987772210000157
将(14d)带入第二式，并且定义
Figure GDA0001987772210000158
然后，转换(14)为如下等式：
Figure GDA0001987772210000159
Figure GDA00019877722100001510
Figure GDA00019877722100001511
Figure GDA00019877722100001512
TS协议的数学模型由于优化量t和sn,0之间的耦合关系，所以是非凸的，很难直接求解，而注意到TS数学模型单调特性，想到采用多边形逼近法来求解优化问题近似解。
进一步地，上述步骤3)优化问题解决方案，具体指：
单调性也是一种特性，可用于有效的算法设计。利用多边形逼近法，系统地使用单调性，在无线网络的性能最大化问题中，将大大避免获得全局最优解的困难。通过改变变量，我们可以视信噪比
Figure GDA00019877722100001513
为决定变量。则式(15)可以如
Figure GDA0001987772210000161
重写为更简单的形式，约束定义为：
Figure GDA0001987772210000162
显然，新的目标函数是随着t和
Figure GDA0001987772210000163
单调递增的，所以最优值会出现在可行域Ω的边界上，为了继续算法设计，首先验证可行集Ω表示正定集(Normal set)，其定义如下：
如果集合Ω为正定集，则对于z∈Ω，所有其他在范围0≤z′≤z的z′也同样在集合Ω里。需要证明问题(15)里的可行域Ω是一个关于
Figure GDA0001987772210000164
的正定集合；
假设
Figure GDA0001987772210000165
并且相对应的解由(t,W0,W1)给出，由于正定集合的性质，我们要给出
Figure GDA0001987772210000166
对于任意的
Figure GDA0001987772210000167
这就要求构建另一个解得集合(t′,W′0,W′1)；为了这个目标，设定
Figure GDA0001987772210000168
并且构建新的解的集合使得W′1＝αW1并且W′0＝αW0这意味着：
s′n,1(1+pts′n,1)≤αsn,1(1+ptsn,1)≤αθn(1/t-2)sn,0≤θn(1/t′-2)s′n，0，
第一个不等式取决于α≤1并且第二个不等式以解(t,W0,W1)表示为
Figure GDA0001987772210000169
最后一项不等式由t′≤t；于是，新的解对于问题(15b)-(15d)是可行的；除此之外，我们有
Figure GDA00019877722100001610
意味着
Figure GDA00019877722100001611
并且Ω是一个正定集合；
单调优化算法通过规则形状的多边型连续逼近可行集Ω，其被定义为有限间隔或密闭集合的并集；密闭集合的每个断点都是多边形块的顶点，随着密闭集合数量的增加，多边形块将近似于Ω；很明显将在一个有限顶点上获得一个递增目标函数相对于多边形块的最优值；
在第k次迭代中，单调算法方法首先确定多边形块
Figure GDA00019877722100001612
的一个顶点上的上界
Figure GDA00019877722100001613
并且还通过投影方法来评估下界
Figure GDA00019877722100001614
通过连续产生“较小的”多块Pk+1使得
Figure GDA00019877722100001615
该算法确保上下界之间的间隙逐渐减小；问题(14)的投影方法需要在二分搜索的每次迭代中求解半正定规划(SDP)；给定第k次迭代中的任何不可行顶点
Figure GDA00019877722100001616
通过参数λk将其缩小，然后检查
Figure GDA00019877722100001617
是否成立，需要通过内点算法有效地解决SDP；通过使用二分法简单地执行对最大
Figure GDA0001987772210000171
的搜索。
本发明提出的考虑直连链路情况下的PS模式与TS模式进行比较。如图7所示，PS协议下的系统吞吐量在能量充足情况下高于TS协议下的系统吞吐量，并且两种协议方案都高于只有直连链路的情况，体现了中继的作用；而在TS协议下只考虑中继存在的情况下，吞吐量是最低的，说明直连链路在系统吞吐量增益上的贡献占比是很大一部分增益，是不可忽略的；而当同时考虑中继和直连链路存在的情况，却没有以优化策略去调整发射机发射信号时的吞吐量表现也仅仅强于只有中继存在的情况，说明以PS和TS对系统进行的优化是很有效的。
在这一部分中，我们评估了在不同信道条件下中继协作波束成型可实现的性能增益。发射机和接收机之间的距离d0在2m到8m之间，并且用于能量收集和协作中继的数量N在3到5之间变化。性能增益值被视为多中继协作传输的吞吐量除以没有中继传输的非合作情况下的吞吐量。对于每个设置(d0；N)，我们生成100个随机拓扑来评估平均性能增益。图8显示了不同距离d0和继电器数N的性能增益。图8中的每条曲线对应于固定数量的继电器。随着d0的增加，由于直接链路信道状况的衰减，我们通过使用多中继协作传输观察到显着的性能增益。当d0进一步增加超过阈值时，直接链路和中继信道都变得更差，并且相应地我们观察到性能增益的降低。对于固定距离d0，我们观察到协作传输中的更多中继通常将改善性能增益。当d0较小时，即d0<4时，吞吐量由直接链路上的数据传输作主导。因此，由于继电器的传输对总吞吐量的贡献有限，由不同数量的继电器实现的性能增益差别很小。最重要的是，我们观察到实现最大性能增益的最佳距离相对于继电器的数量增加。如图8所示，对于N＝3,4和5，最佳距离分别为6m,6.75m和7.25m。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)建立系统模型；
所述系统模型由一个多天线的可以同时发射信号和能量的混合发射机，多个单天线的能够接受信息和能量的中继以及一个单天线的接收机组成；
2)根据系统模型，以PS协议和TS协议来构建数学模型；
3)优化问题解决方案；
步骤1)建立的系统模型中：
在第一跳中，多天线发射机波束以固定的发射功率pt和波束成型向量w1形成波束成形信息；波束成形信息由中继和接收机直接接收，在第二跳中，中继放大并将接收的信号转发到接收机；
步骤1)建立的系统模型中：
在第二跳中的中继传输期间，发射机利用新的波束成形向量w2将相同的信息直接传输到接收机，接收机处的接收信号将是由中继器转发的信号和来自发射机的直接波束成形信号的混合；
步骤2构建的数学模型中：
PS协议为：整个时隙被分成两个子时隙，发射机在第一个子时隙中的波束成形策略w1用于同时进行功率和信息传输，其由PS比率ρ控制，PS方案中的各个中继可以设置不同的PS比率，以最好地匹配发射机的波束成型策略和各个中继的能量需求；
设s表示具有单位功率的信息符号，在第一跳中从发射机传递到目标接收机，发射机发射的信号可以表示为
Figure FDA0003340136560000021
则第一跳在接收机端的信噪比(SNR)为：
Figure FDA0003340136560000022
其中
Figure FDA0003340136560000023
代表从发射机到接收机的直连信道f0的赫尔米特转置，假设接收机的噪声功率归一化为1，通过改变波束成型向量w1，发射机可以根据其信道条件和能量收集能力调整到不同中继的信息和能量传输；
给定发送信号xs，中继-n处的射频(RF)信号由
Figure FDA0003340136560000024
给出，其中fn是从发射机到中继-n的信道矢量；对于PS协议中的每个中继-n，接收信号功率的一部分ρn被转换为功率，因此中继-n的发射功率pn的上限界限如下：
Figure FDA0003340136560000025
其中η代表能量转换效率，另外1-ρn的信号功率被传递给信号检测器，因此在中继-n处接收到的信号表示为：
Figure FDA0003340136560000026
其中为了方便定义
Figure FDA0003340136560000027
并且σn～CN(0，1)是零均值、单位方差的复高斯噪声，根据中继的能量需求和发射机的波束成型策略，各个中继可以调整PS比率
Figure FDA0003340136560000028
以改善接收机端的信号质量；
在第二跳中，中继放大并将信息转发给接收机，接收到信号rn的能量为1+|yn|2，定义每个中继-n的功率放大系数为
Figure FDA0003340136560000029
与此同时，发射机可以通过一个新的波束成形策略w2直接传输信息给接收机，因此，接收机处的接收信号rd是发射机的直接波束成型信号和中继的联合传输的混合信号，即：
Figure FDA0003340136560000031
其中前两项与每个中继-n的放大信号有关rn，第三项
Figure FDA0003340136560000032
代表着从发射机发出的直接传输，于是第二跳的SNR可以表示为：
Figure FDA0003340136560000033
当直接链路出现在两跳时，通过在接收机处使用最大比合并(MRC)，整体SNR由γ＝γ1+γ2给出；
优化问题形式为：
Figure FDA0003340136560000034
Figure FDA0003340136560000035
而此时的优化问题在不同的中继下是非线性耦合的无法直接求解，因此，可以把发射机看成一个虚拟中继，即视作中继-0，这样可以设置ρ0＝0并且
Figure FDA0003340136560000036
则可以重写为：
Figure FDA0003340136560000037
其中x和g是(N+1)×1维的向量，x0g0＝1，令
Figure FDA0003340136560000039
M＝yyH，即得到γ2＝zHMz/||z||2，则：
Figure FDA0003340136560000038
第一项是由瑞利熵的性质得到的，并且当z＝cy时成立，其中c是一些常量，意味着以下的等式约束：
Figure FDA0003340136560000041
Figure FDA0003340136560000042
于是，式(6)被凸等价为如下式子：
Figure FDA0003340136560000043
Figure FDA0003340136560000044
Figure FDA0003340136560000045
Figure FDA0003340136560000046
W0≥0，W1≥0，and n∈{1，2，…，N} (10e)，
其中：pt为发射机发射功率，f0为直连链路信道，fn为发射机到中继-n的信道情况，W0为中继充能时的发射机波束成形策略，W1为第一跳时发射机的波束成形优化策略，很明显，w2仅涉及直接链接；因此，最佳w2可以与直连链路对齐，即
Figure FDA0003340136560000047
定义了
Figure FDA0003340136560000048
则SNR上边界为
Figure FDA0003340136560000049
功率约束(6b)，从等式(9a)得到
Figure FDA00033401365600000410
并且中继-n的发射功率可以表示为
Figure FDA00033401365600000411
其中
Figure FDA0003340136560000051
是一个常数，此时能量约束(6b)可以被重写为：
Figure FDA0003340136560000052
相当于(10b)所示的线性矩阵不等式，通过引入辅助变量
Figure FDA0003340136560000053
定义矩阵变量，使得
Figure FDA0003340136560000054
二次约束
Figure FDA0003340136560000055
可以如(10c)中那样重写为线性形式；此外，定义
Figure FDA0003340136560000056
然后另
Figure FDA0003340136560000057
这可以放宽到线性矩阵不等式(10d)；
显然，(10d)中的约束在最佳状态下保持相等；
若找到W1和
Figure FDA0003340136560000058
最优PS比率为
Figure FDA0003340136560000059
注意到我们通过其凸近似
Figure FDA00033401365600000510
放宽等式
Figure FDA00033401365600000511
若最优W1被找到，如果W1是秩为1的，则可以检索波束成型向量w1，否则构造一个随机波束形成器w1(t)，满足
Figure FDA00033401365600000512
2.根据权利要求1所述的一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法，其特征在于：
步骤2构建数学模型的TS协议中：
长度为ω的专用子时隙被保留用于从发射机到中继的无线功率传输，然后将时隙的另一部分，即1-ω用于中继辅助信息传输，其对于中继接收和转发阶段同等地划分；w0和ω分别表示发射机的能量波束成型策略和专用功率传输的信道时间；为了实现最佳吞吐量，发射机可以优化能量收集时间以及波束成型策略(w0，w1，w2)；
与PS协议中相同，第一跳时接收机收到发射机通过直连链路传输的信号，信噪比(SNR)如式(1)所示，给定传输信号xs，中继-n接受到的信号为
Figure FDA0003340136560000061
并且会在第二跳被转发放大；令
Figure FDA0003340136560000062
则功率放大系数为
Figure FDA0003340136560000063
因此，第二跳中的接收信号和SNR可以分别以与(5)和(6)中相同的形式表示，但是x和y具有不同的定义；所以，吞吐量最大化问题可以构建为：
Figure FDA0003340136560000064
与PS协议模型相似，把发射机看作一个虚拟中继并且定义
Figure FDA0003340136560000065
代表第二跳直连链路；然后可以重写γ2为瑞利熵，γ＝γ1+γ2的上界由下式给出：
Figure FDA0003340136560000066
等式成立条件为存在一些标量c，使得：
Figure FDA0003340136560000067
Figure FDA0003340136560000068
并且在第二跳时，发射机波束成形策略调整为与直连链路匹配，即
Figure FDA0003340136560000069
所以优化问题构建为：
Figure FDA00033401365600000610
Figure FDA0003340136560000071
Figure FDA0003340136560000072
Figure FDA0003340136560000073
将(14d)带入第二式，并且定义
Figure FDA0003340136560000074
然后，转换(14)为如下等式：
Figure FDA0003340136560000075
Figure FDA0003340136560000076
Figure FDA0003340136560000077
Figure FDA0003340136560000078
TS协议的数学模型由于优化量t和sn，0之间的耦合关系，所以是非凸的，很难直接求解，而注意到TS数学模型单调特性，想到采用多边形逼近法来求解优化问题近似解。
3.根据权利要求2所述的一种基于射频信号供能的多中继无线数据传输控制方法，其特征在于：步骤3)优化问题解决方案，具体指：
将式(15)以如
Figure FDA0003340136560000079
重写为更简单的形式，约束定义为：
Figure FDA00033401365600000710
显然，新的目标函数是随着t和
Figure FDA00033401365600000711
单调递增的，所以最优值会出现在可行域Ω的边界上，为了继续算法设计，首先验证可行集Ω表示正定集(Normal set)，其定义如下：
如果集合Ω为正定集，则对于z∈Ω，所有其他在范围0≤z′≤z的z′也同样在集合Ω里；需要证明问题(15)里的可行域Ω是一个关于
Figure FDA00033401365600000812
的正定集合；
假设
Figure FDA0003340136560000081
并且相对应的解由(t，W0，W1)给出，由于正定集合的性质，我们要给出
Figure FDA0003340136560000082
对于任意的
Figure FDA0003340136560000083
这就要求构建另一个解得集合(t′，W′0，W1′)；为了这个目标，设定
Figure FDA0003340136560000084
并且构建新的解的集合使得W1′＝αWl并且W′0＝αW0这意味着：
s′n，1(1+pts′n，1)≤αsn，1(1+ptsn，1)≤αθn(1/t-2)sn，0≤θn(1/t′-2)s′n，0，
第一个不等式取决于α≤1并且第二个不等式以解(t，W0，W1)表示为
Figure FDA0003340136560000085
最后一项不等式由t′≤t；于是，新的解对于问题(15b)-(15d)是可行的；除此之外，我们有
Figure FDA0003340136560000086
意味着
Figure FDA0003340136560000087
并且Ω是一个正定集合；
单调优化算法通过规则形状的多边型连续逼近可行集Ω，其被定义为有限间隔或密闭集合的并集；密闭集合的每个断点都是多边形块的顶点，随着密闭集合数量的增加，多边形块将近似于Ω；很明显将在一个有限顶点上获得一个递增目标函数相对于多边形块的最优值；
在第k次迭代中，单调算法方法首先确定多边形块
Figure FDA0003340136560000088
的一个顶点上的上界
Figure FDA0003340136560000089
并且还通过投影方法来评估下界
Figure FDA00033401365600000810
通过连续产生“较小的”多块Pk+1使得
Figure FDA00033401365600000811
该算法确保上下界之间的间隙逐渐减小；问题(14)的投影方法需要在二分搜索的每次迭代中求解半正定规划(SDP)；给定第k次迭代中的任何不可行顶点
Figure FDA0003340136560000091
通过参数λk将其缩小，然后检查
Figure FDA0003340136560000092
是否成立，需要通过内点算法有效地解决SDP；通过使用二分法简单地执行对最大
Figure FDA0003340136560000093
的搜索。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104579594A (zh) * 2014-12-18 2015-04-29 西安交通大学 基于波束成型的swipt中继网络中arq协议的实现方法
CN104811313A (zh) * 2015-04-03 2015-07-29 浙江大学 基于无线能量传输的最佳能量波束和时间分配设计方法
WO2018207206A1 (en) * 2017-05-08 2018-11-15 Indian Institute Of Technology Delhi A wireless system for improving performance and prolonging battery lifetime of node by energy harvesting

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104579594A (zh) * 2014-12-18 2015-04-29 西安交通大学 基于波束成型的swipt中继网络中arq协议的实现方法
CN104811313A (zh) * 2015-04-03 2015-07-29 浙江大学 基于无线能量传输的最佳能量波束和时间分配设计方法
WO2018207206A1 (en) * 2017-05-08 2018-11-15 Indian Institute Of Technology Delhi A wireless system for improving performance and prolonging battery lifetime of node by energy harvesting

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Energy Beamforming Design and User Cooperation for Wireless Powered Communication Networks;Zheng Chu 等;《IEEE Wireless Communications Letters》;20170814;第750-753页 *
Relay selection for SWIPT: Performance analysis of optimization problems and the trade-off between ergodic capacity and energy harvesting;Hoang-SyNguyen 等;《AEU-INTERNATIONAL JOURNAL OF ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS》;20171211;第60页、第63页 ，图1 *
RF Energy Harvesting and Information Transmission Based on NOMA for Wireless Powered IoT Relay Systems;Ashish Rauniyar 等;《sensors》;20180927;第1-22页 *
基于无线携能的中继—直连双链路系统接收机联合优化算法研究;郭文霞;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20181115;第9-12页、第21-28页，图2-5、2-6、3-1 *
多天线FD_SWIPT中继信道下功率分裂和波束成形的联合优化;扶渝茜 等;《重庆邮电大学学报(自然科学版)》;20171031;第649-655页 *

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