1.一种无线携能通信中继网络中最大化传输速率方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1:源节点通过中继节点与目的节点进行通信,假设源节点与目的节点不能直接通信,只能通过中继节点进行通信,且源节点知道所有信道状态信息(CSI),通信的整个过程在一个时隙内完成,在这个时隙内分为第一阶段和第二阶段,每个阶段各占用1/2的时隙;
步骤2:第一阶段源节点在不同的频谱上分配不同的功率给中继节点传输携能信号,中继节点将接收到的信号一部分转化为能量,一部分解码为信息;对于转化为能量的部分,用于在第二阶段转发信息使用;在第二阶段,每个中继节点通过捕获到的能量以恒定功率将第一阶段解码的信息转发给目的节点;在源节点发射总功率的约束条件下,通过在不同频谱上分配不同的功率、每个中继节点选用不同的功率分配因子,以最大化源节点到目的节点的和速率;
步骤3:每个中继节点i在第一阶段接收到信号的速率为R1,i=log2(1+pihiαi),每个中继节点i在第一阶段捕获到的能量为 目的节点在第二阶段接收到每个中继节点i的信号速率为R2,i=log2(1+2Eigi),由于源节点到中继节点i再到目的节点的传输速率为较小的一阶段,因此速率Ri=min(R1,i,R2,i);
pi表示源节点在第i个频谱上分配的功率,hi表示源节点到中继节点i的信道增益,αi表示中继节点i的功率分配因子,ξ表示能量转换效率,gi表示中继节点i到目的节点的信道增益;
步骤4:根据步骤1、步骤2和步骤3所描述,建立如下数学模型:s.t. 0≤αi≤1 ①
约束①表示功率分配因子约束,约束②表示总功率约束;
步骤5:求解αi,由于速率Ri=min(R1,i,R2,i),当R1,i=R2,i时,求得最优的*步骤6:对于求得的αi,原问题转化为如下形式:
步骤7:证明当 时,求得最大
步骤8:对于问题Q2,求得如下拉格朗日乘数方程:
然后求得 其中, [A]+表示,
当A>0时,为原值,当A<0时,pi=0;
步骤9:用注水算法求得pi;
步骤10:将步骤9求得的pi带入公式 求得最大传输和速率。
2.如权利要求1所述的一种无线携能通信中继网络中最大化传输速率方法,其特征在于,所述步骤9中,通过注水算法求pi的过程如下:通过步骤8求得 对于pi小于等于0的中继转发信道将其删除,对剩余pi大于0的中继转发信道继续用步骤8求解,如此往复,直至最终所有的pi都大于0时,这些pi即为所求。