申请/专利权人：南京邮电大学

申请日：2021-12-20

公开（公告）日：2023-08-22

公开（公告）号：CN114390652B

主分类号：H04W52/02

分类号：H04W52/02;H04W52/34;H04W52/46

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.08.22#授权;2022.05.10#实质审查的生效;2022.04.22#公开

摘要：本发明公开了一种被困用户终端设备能量采集与信息传输方法，包括：以用户采集的能量为约束，对用户终端设备能量采集与信息传输的优化问题进行建模，求解得到每个中继被选择时的最优的能量采集占总时间的比率、最优的第一次信息传输占总信息传输时间的比率和系统的可达速率，选择使系统可达速率最大的中继为对应的最优中继，以及该最优中继前提下的最优的能量采集占总时间的比率和最优的第一次信息传输占总信息传输时间的比率。本发明可以为被困用户提供能量，而且提高了系统传输速率。

主权项：1.一种被困用户终端设备能量采集与信息传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将被困用户U作为源节点，N个邻近用户组成中继用户集同时给被困用户进行RF充电，被困用户充电完成后选择一个邻近用户作为中继将信息转发给基站，基站为目的地；设一个通信时长为T，其中αT时间内周围邻近用户给被困用户同时充电，被困用户采集完能量后，在1-αβT时间内将信息发送给中继，中继接收到被困用户的信息后在剩余的1-α1-βT时间内将信息转发给基站，其中0＜α＜1，0＜β＜1，N为大于等于1的正整数；以用户采集的能量为约束，对用户终端设备能量采集与信息传输的优化问题进行建模，求解得到每个中继被选择时的最优的能量采集占总时间的比率、最优的第一次信息传输占总信息传输时间的比率和系统的可达速率，选择使系统可达速率最大的中继为对应的最优中继，以及该最优中继前提下的最优的能量采集占总时间的比率和最优的第一次信息传输占总信息传输时间的比率；对用户终端设备能量采集与信息传输的优化问题进行建模的过程包括以下子步骤：S1，设N个邻近用户组成的中继用户集为{1，...，n，...，N}，被困用户U与中继集之间的信道增益矩阵为集合表示，基站与中继集之间的信道增益矩阵为集合邻近用户的发送功率为Pr，被困用户处的能量采集效率为δ；S2，假设所有邻近用户均为被困用户充电，则被困用户U在αT时间内采集到的能量表示为： 其中δ∈0，1表示被困用户U的能量采集效率，它受到整流过程和能量采集电路的影响；Pr为邻近用户的发射功率；表示被困用户U与第n个中继之间的信道增益；S3，假设采集的能量全部用于发送信息，则被困用户U处的最大可用功率为： 被困用户U采集能量后，在1-αβT时间内将信息发送给中继rn，中继rn处接收到的信号和速率分别表示为： 其中，为被困用户U与中继rn之间的距离；a为路径损耗因子；PU为被困用户U的发送功率；为被困用户U与中继rn之间的信道增益；为中继rn的加性高斯白噪声，假设的均值为0，方差为xu为被困用户U处发送的信号，且E[|xu|2]＝1；S4，中继rn接收到被困用户U的信息后，在剩余的1-α1-βT时间内将信息转发给基站，基站处接收到的信号和速率分别为： 其中，为中继rn与基站BS之间的距离；为中继rn与基站BS之间的信道增益；nBS为基站BS处的加性高斯白噪声，假设βBS的均值为0，方差为为中继rn的发送信号且S5，根据上述公式计算得到系统可达速率： 其中S6，对用户终端设备能量采集与信息传输的优化问题进行建模： 其中，C1表示被困用户U处的最大发送功率受限于它从中继集中采集的能量；C2表示一个通信时长T内，时间不能全部用于采集能量，也不能全部用于发送信息；C3表示在剩余1-αT时间内，时间不能全部用于被困用户传输信息，也不能全部用于中继转发信息；C4表示只能选择一个中继用于转发信息，当θn＝1时表示第n个中继被选择为进行信息转发的中继节点；S7，求解优化问题，计算得到使系统可达速率最大的最优中继，以及该最优中继前提下的最优的能量采集占总时间的比率和最优的第一次信息传输占总信息传输时间的比率。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京邮电大学 一种被困用户终端设备能量采集与信息传输方法

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