CN106454990A - 一种考虑能量传输的中继选择方法 - Google Patents

一种考虑能量传输的中继选择方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106454990A
CN106454990A CN201611141384.4A CN201611141384A CN106454990A CN 106454990 A CN106454990 A CN 106454990A CN 201611141384 A CN201611141384 A CN 201611141384A CN 106454990 A CN106454990 A CN 106454990A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
energy
candidate relay
effectively
apply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611141384.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106454990B (zh
Inventor
肖琨
王伟成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi Normal University
Original Assignee
Guangxi Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi Normal University filed Critical Guangxi Normal University
Priority to CN201611141384.4A priority Critical patent/CN106454990B/zh
Publication of CN106454990A publication Critical patent/CN106454990A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106454990B publication Critical patent/CN106454990B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
    • H04W40/10—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on available power or energy
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明公开了一种考虑能量传输的协作通信系统中继选择方法。所述方法相对于传统中继选择，既考虑了传统节点，又考虑了EH节点；不仅考虑了中继链路的信道状况，同时考虑了如何选择施能节点以及施能节点对中继选择的影响，同时考虑了数据的有效传输和能量的有效利用，可以优化系统通信性能，延长网络生命周期，符合未来发展绿色通信的要求。

Description

一种考虑能量传输的中继选择方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种考虑能量传输的协作通信系统中继选择方法。
背景技术
人们对无线网络能量消耗的日益关注以及地球温度的升高促使人们研发能量效率更高的通信技术，从可再生能源如太阳能、风能、热能和射频(radio frequency,RF)能中获得能量的能量收集(energy harvesting,EH)技术可以驱动通信设备和网络，为实现绿色通信展现了光明的前景。
现有的协作通信系统中继选择方法包括：基于协作增益的单节点选择策略；基于瞬时信道状态的分布式选择策略；基于信道统计特性的中继节点选择算法和基于机会中继的最佳中继节点选择算法等。上述中继选择方法都不针对具有EH能力的中继节点，因此，当存在具有EH能力的中继节点时，如何进行中继选择成为一个值得关注和需要解决的问题，在这个问题中，不仅要考虑数据的有效传输，同时也有必要兼顾能量的有效利用，达到延长网络生命周期的目的。
发明内容
基于上述背景，本发明提供一种考虑了具有EH能力的中继节点的中继选择方法。本发明方法相对于传统中继选择，既考虑了传统电网或者电池供电的节点，又考虑了具有EH能力的节点(以下简称EH节点)；不仅考虑了中继链路的信道状况，同时考虑了如何选择施能节点以及施能节点对中继选择的影响，优化系统通信性能，延长网络生命周期，符合未来发展绿色通信的要求。
为了方便发明描述，做以下定义：
假设两个节点A、B之间进行能量传输，能量从节点A传输到节点B，称节点A为施能节点，节点B为受能节点。施能节点A在受能节点B处的收集效率ηA-B,H定义为在时间T2内受能节点B收集的来自施能节点A的能量与施能节点A向受能节点B所传输的能量之比，即其中为在时间T2内受能节点B收集的来自施能节点A的能量，为在时间T2内施能节点A向受能节点B所传输的能量，T2为能量传输的持续时间。施能节点A在受能节点B处的施能利用率ηA-B,E定义为施能节点A在受能节点B处的收集效率ηA-B,H与受能节点B到目的节点D链路的频带利用率ηB,D的乘积，即ηA-B,E＝ηA-B,HηB,D。受能节点B的有效施能节点集合定义为能够向受能节点B有效传输能量的施能节点的集合。具体来说，当受能节点B接收到来自施能节点A的导频信号强度大于或等于导频强度门限Pth时，施能节点A为受能节点B的有效施能节点。
采用现有技术确定候选中继节点以及根据源节点到候选中继节点之间链路的信噪比和候选中继节点到目的节点之间链路的信噪比中的较小值确定链路自适应传输的调制级数，当最大调制级数对应的候选中继节点数目为1个时，选取最大调制级数对应的候选中继节点为最终选取的中继节点；当最大调制级数对应的候选中继节点数目大于1时，选取这些候选中继节点中采用电网供电的任意一个候选中继节点为最终选取的中继节点。
当最大调制级数对应的候选中继节点数目大于1且都是具有能量收集能力的节点时，中继节点的选择包括如下步骤：
(1)设置能量安全门限Eth，在剩余能量大于或等于能量安全门限Eth的最大调制级数对应的候选中继节点中，选取剩余能量最大的候选中继节点为最终选取的中继节点。
(2)如果最大调制级数对应的候选中继节点的剩余能量均小于能量安全门限Eth，这些候选中继节点都成为受能节点REH,j；对于每一个受能节点REH,j，测量所接收到的来自其它节点的导频信号，将所述导频信号强度大于或等于导频强度门限Pth的节点称为有效施能节点
(3)计算 为所述有效施能节点的剩余能量百分比；为所述有效施能节点在受能节点REH,j处的施能利用率；将每一个有效施能节点对应的值相加求和，选取最大和值所对应的受能节点为最终选取的中继节点。
另外，为受能节点REH,j选取有效施能节点的步骤是：将每一个有效施能节点对应的值按照从大到小的顺序排序，选取最大的一个或若干个值对应的有效施能节点为受能节点REH,j传输能量。
具体实施方式
下面借助实施例对本发明做一详细描述。当需要在源节点S和目的节点D之间进行协作传输时：
步骤一：测量源节点S到任意中继节点之间链路的信噪比、任意中继节点到目的节点D之间链路的信噪比，确定候选中继节点集合SC，NC为候选中继节点的数目，具体方法已有成果，不再赘述。对于候选中继节点集合SC中的每一个候选中继节点Ri，i＝1，…，NC，根据源节点S到候选中继节点Ri之间链路的信噪比和候选中继节点Ri到目的节点D之间链路的信噪比中的较小值确定中继链路S-Ri-D的链路自适应调制级数，对于采用QAM调制方式的链路自适应，确定QAM调制级数的方法已有成果，不再赘述。
步骤二：当最大调制级数对应的候选中继节点数目为1个时，选取最大调制级数对应的候选中继节点为最终选取的中继节点，转步骤三；当最大调制级数对应的候选中继节点数目大于1时，选取这些候选中继节点中采用电网供电的任意一个候选中继节点为最终选取的中继节点，转步骤三；当最大调制级数对应的候选中继节点数目大于1且都是EH节点时，采取如下步骤：
(1)设置能量安全门限Eth，对于最大调制级数对应的每一个候选中继节点REH,j，j＝1，…，NEH,C，NEH,C为最大调制级数对应的候选中继节点的数目，当REH,j的剩余能量大于或等于Eth时，认为可以满足通信需求，不需要收集能量，当存在一个或多个此类候选中继节点时，选取其中剩余能量最大的候选中继节点为最终选取的中继节点，转步骤三；当最大调制级数对应的每一个候选中继节点REH,j(j＝1，…，NEH,C)的剩余能量均小于Eth时，认为剩余能量均不足以满足通信需求，需要收集能量，于是候选中继节点REH,j(j＝1，…，NEH,C)成为受能节点。
(2)对于每一个受能节点REH,j(j＝1，…，NEH,C)，测量所接收到的来自其它节点的导频信号，将接收导频信号强度大于或等于导频强度门限Pth的节点选入REH,j的有效施能节点集合对于中的每一个有效施能节点 为中的有效施能节点数目，测量计算的剩余能量百分比(即的剩余能量与该节点的能量存储器容量之比)以及有效施能节点在受能节点REH,j处的施能利用率令将中的每一个有效施能节点对应的相加求和，得到和值为
(3)分别求j＝1，…，NEH,C时的选取最大和值对应的受能节点为最终选取的中继节点。
步骤三：向系统报告中继选择结果。
需要指出的是，本发明方法的思路，同样可用于多中继选择，只需要在同等情况下优先选择电网供电的候选中继节点即可。
此外，本发明还提供了一种为受能节点选取施能节点的方法，该方法描述为：
对于受能节点REH，测量所接收到的来自其它节点的导频信号，将接收导频信号强度大于或等于Pth的节点选入REH的有效施能节点集合对于中的每一个有效施能节点 为中的有效施能节点数目，测量计算的剩余能量百分比(即的剩余能量与该节点的能量存储器容量之比)以及有效施能节点在受能节点REH处的施能利用率令将按照从大到小的顺序排序，选取最大的一个或若干个值对应的有效施能节点为受能节点REH传输能量。

Claims (3)

1.一种考虑能量传输的中继选择方法，当最大调制级数对应的候选中继节点数目大于1且都是具有能量收集能力的节点时，其特征在于：所述中继选择方法包括如下步骤：
(1)设置能量安全门限Eth，在剩余能量大于或等于能量安全门限Eth的最大调制级数对应的候选中继节点中，选取剩余能量最大的候选中继节点为最终选取的中继节点；
(2)如果最大调制级数对应的候选中继节点的剩余能量均小于能量安全门限Eth，这些候选中继节点都成为受能节点REH,j；对于每一个受能节点REH,j，测量所接收到的来自其它节点的导频信号，将所述导频信号强度大于或等于导频强度门限Pth的节点称为有效施能节点
(3)计算 为所述有效施能节点的剩余能量百分比；为所述有效施能节点在受能节点REH,j处的施能利用率；将每一个有效施能节点对应的值相加求和，选取最大和值所对应的受能节点为最终选取的中继节点；其中：施能利用率定义为施能节点在受能节点处的收集效率与受能节点到目的节点链路的频带利用率的乘积；收集效率定义为在一定时间内受能节点收集的来自施能节点的能量与施能节点向受能节点所传输的能量之比。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括为受能节点REH,j选取有效施能节点的步骤：将每一个有效施能节点对应的值按照从大到小的顺序排序，选取最大的一个或若干个值对应的有效施能节点为受能节点REH,j传输能量。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：当最大调制级数对应的候选中继节点数目为1个时，选取最大调制级数对应的候选中继节点为最终选取的中继节点；当最大调制级数对应的候选中继节点数目大于1时，选取这些候选中继节点中采用电网供电的任意一个候选中继节点为最终选取的中继节点。
CN201611141384.4A 2016-12-12 2016-12-12 一种考虑能量传输的中继选择方法 Expired - Fee Related CN106454990B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611141384.4A CN106454990B (zh) 2016-12-12 2016-12-12 一种考虑能量传输的中继选择方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611141384.4A CN106454990B (zh) 2016-12-12 2016-12-12 一种考虑能量传输的中继选择方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106454990A true CN106454990A (zh) 2017-02-22
CN106454990B CN106454990B (zh) 2019-10-15

Family

ID=58216432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611141384.4A Expired - Fee Related CN106454990B (zh) 2016-12-12 2016-12-12 一种考虑能量传输的中继选择方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106454990B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107105468A (zh) * 2017-05-19 2017-08-29 北京邮电大学 接入点簇的管理方法、装置、电子设备及存储介质
CN107148083A (zh) * 2017-03-25 2017-09-08 广西师范大学 基于价格机制的数据与能量协作方法
CN108012318A (zh) * 2017-08-31 2018-05-08 长安大学 一种采用随机能量收集技术提高双向中继网络性能的方法
CN108551383A (zh) * 2018-03-26 2018-09-18 南京邮电大学 一种基于机器学习的能量采集中继系统自适应调制方法
CN109600813A (zh) * 2018-12-05 2019-04-09 广州大学 一种保障信息安全的无线携能中继系统及方法
CN111065142A (zh) * 2020-01-17 2020-04-24 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 用于能量收集无线网络的中继选择方法
WO2023016301A1 (zh) * 2021-08-10 2023-02-16 索尼集团公司 电子设备、用户设备、无线通信方法和存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100238816A1 (en) * 2009-03-17 2010-09-23 Suh Jung Hoon Terminal device and relay node selection method of terminal device
CN101931478A (zh) * 2010-09-02 2010-12-29 西安交通大学 一种基于中继传输的认知网络频谱感知方法
US20140056230A1 (en) * 2012-08-22 2014-02-27 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Dynamic spectrum band selection for d2d communications
CN104469952A (zh) * 2014-11-13 2015-03-25 西安交通大学 基于最优功率分离的无线信能同传中继网络中的传输方法
CN105682238A (zh) * 2016-03-31 2016-06-15 西安电子科技大学 中继系统中数据传输功率的最优分配方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100238816A1 (en) * 2009-03-17 2010-09-23 Suh Jung Hoon Terminal device and relay node selection method of terminal device
CN101931478A (zh) * 2010-09-02 2010-12-29 西安交通大学 一种基于中继传输的认知网络频谱感知方法
US20140056230A1 (en) * 2012-08-22 2014-02-27 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Dynamic spectrum band selection for d2d communications
CN104469952A (zh) * 2014-11-13 2015-03-25 西安交通大学 基于最优功率分离的无线信能同传中继网络中的传输方法
CN105682238A (zh) * 2016-03-31 2016-06-15 西安电子科技大学 中继系统中数据传输功率的最优分配方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107148083A (zh) * 2017-03-25 2017-09-08 广西师范大学 基于价格机制的数据与能量协作方法
CN107148083B (zh) * 2017-03-25 2020-07-31 广西师范大学 基于价格机制的数据与能量协作方法
CN107105468B (zh) * 2017-05-19 2020-01-03 北京邮电大学 接入点簇的管理方法、装置、电子设备及存储介质
CN107105468A (zh) * 2017-05-19 2017-08-29 北京邮电大学 接入点簇的管理方法、装置、电子设备及存储介质
CN108012318A (zh) * 2017-08-31 2018-05-08 长安大学 一种采用随机能量收集技术提高双向中继网络性能的方法
CN108012318B (zh) * 2017-08-31 2019-08-09 长安大学 一种采用随机能量收集技术提高双向中继网络性能的方法
CN108551383A (zh) * 2018-03-26 2018-09-18 南京邮电大学 一种基于机器学习的能量采集中继系统自适应调制方法
CN108551383B (zh) * 2018-03-26 2021-01-26 南京邮电大学 一种基于机器学习的能量采集中继系统自适应调制方法
CN109600813A (zh) * 2018-12-05 2019-04-09 广州大学 一种保障信息安全的无线携能中继系统及方法
CN109600813B (zh) * 2018-12-05 2021-01-01 广州大学 一种保障信息安全的无线携能中继系统及方法
CN111065142A (zh) * 2020-01-17 2020-04-24 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 用于能量收集无线网络的中继选择方法
CN111065142B (zh) * 2020-01-17 2020-10-30 哈尔滨工业大学(深圳)(哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院) 用于能量收集无线网络的中继选择方法
WO2023016301A1 (zh) * 2021-08-10 2023-02-16 索尼集团公司 电子设备、用户设备、无线通信方法和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN106454990B (zh) 2019-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106454990A (zh) 一种考虑能量传输的中继选择方法
CN105025547A (zh) 能量采集节点网络的中继选择和功率分配方法
CN103117970B (zh) Mimo系统中全双工天线的选择方法
CN105744629B (zh) 一种基于中继选择的能量采集中继系统时间优化分配方法
CN108541001A (zh) 一种用于能量可收集双向协作通信的中断率优化算法
CN109286426B (zh) 一种无线携能协作预编码空间调制系统的传输方法
CN104507144A (zh) 无线携能中继网络联合中继选择及资源分配方法
CN107295598A (zh) 一种适用于能量和信息同传网络分组的中继选择方法
CN104301984A (zh) D2d蜂窝网络中基于时域半双工中继的功率控制方法
CN103716869A (zh) 一种d2d通信中基于能效优化的分布式功率控制方法
CN107819738B (zh) 全双工中继系统中基于功率分配的物理层安全控制方法
CN104734832A (zh) 一种信息能量同传发送方法及接收方法
CN105813209A (zh) 基于能量采集的蜂窝网络下的d2d通信动态频谱分配方法
CN106714293A (zh) 基于QoS要求含能量收集节点的中继网络资源分配方法
CN105978626A (zh) 一种led可见光通信在线自适应比特、功率分配和码率选择方法
CN104812078A (zh) 一种多载波宽带信能同传优化方法
CN106793121B (zh) 一种多用户数据与能量协作传输方法及系统
CN105451315A (zh) 吞吐量最大化的串行能量采集方法
CN108632942A (zh) 一种基于信息能量同时传输的中继协作方法
CN110518987B (zh) 数能一体化传输系统及信号分割方法
KR101968704B1 (ko) 다중 안테나 통신 시스템에서의 전송 파워 결정 방법 및 장치
CN103428767B (zh) 基于分式规划和罚函数方法的高能效资源优化方法
CN103561430A (zh) 一种均衡能量效率和频谱效率的方法
CN103442421A (zh) 基于一元三次方程求根和匈牙利算法的高能效资源优化法
CN111787545B (zh) 基于能量收集的全双工认知中继功率分配方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191015

Termination date: 20201212

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee