CN107359927A - 一种eh能量收集协作通信网络中继选择方法 - Google Patents
一种eh能量收集协作通信网络中继选择方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107359927A CN107359927A CN201710500782.9A CN201710500782A CN107359927A CN 107359927 A CN107359927 A CN 107359927A CN 201710500782 A CN201710500782 A CN 201710500782A CN 107359927 A CN107359927 A CN 107359927A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- node
- relay
- relay node
- energy
- nodes
- 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
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000010187 selection method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 118
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 claims description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000510672 Cuminum Species 0.000 description 1
- 235000007129 Cuminum cyminum Nutrition 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/155—Ground-based stations
- H04B7/15528—Control of operation parameters of a relay station to exploit the physical medium
- H04B7/15542—Selecting at relay station its transmit and receive resources
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/40—Monitoring; Testing of relay systems
-
- 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
- H04W40/08—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources based on transmission power
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明提供一种EH能量收集协作通信网络中继选择方法，包括：建立一个或多个源节点至多个中继节点以及所述多个中继节点至多个目的节点的链路连接关系，设第一时隙为源节点向中继节点发送数据以及所述中继节点接收数据的过程，设第二时隙为中继节点向目的节点发送数据以及目的节点接收数据的过程；在第二时隙中，计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点向请求的目的节点发送数据。本发明从保障稳定持续的通信出发，不仅可以优化能量的使用，而且不损失系统容量；从中继用户采用相等发射功率和不相等发射功率的情况出发，分别提出了对应的中继选择方法，不仅具有前述优点，还具有负荷控制的平衡能力，具有很好的适用性。
Description
技术领域
本发明主要涉及无线通信技术领域，具体涉及一种EH协作通信网络中继选择方法。
背景技术
当前绿色环保的生活理念已深入人心，减少碳排放和缓减温室效应的影响成为全世界人民孜孜以求的目标，通信产业也不例外。从可再生能源如太阳能、风能、热能和射频(radio frequency,RF)能中获得能量用以驱动通信设备和网络的能量收集技术(energyharvesting,EH)，为实现绿色通信展现了光明的前景。
现有的协作中继选择研究中，较少考虑中继节点拥有多个传输信道，为多个目的节点提供服务的场景。这方面已有的少量研究都基于传统的非EH协作通信网络。由于传统网络采用电网供电，不存在电力供应不足的问题，因此在中继选择研究中不用考虑供电问题。然而在无线EH协作通信网络中，中继节点的移动性使得电网供电不现实，中继节点需要依靠自身的EH能力获得稳定持续的工作电力，此时，中继选择的有效性是达成此目标的关键手段。由于收集能量的有限，中继节点在接纳中继业务时不仅要有空闲的业务信道，而且要有保证传输性能的发射功率。而现有的技术手段并无法达到上述要求。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种EH协作通信网络中继选择方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种EH协作通信网络中继选择方法，包括如下步骤：
建立一个或多个源节点至多个中继节点以及所述多个中继节点至多个目的节点的链路连接关系，其中，设第一时隙为所述源节点向中继节点发送数据以及所述中继节点接收数据的过程，设第二时隙为所述中继节点向目的节点发送数据以及所述目的节点接收数据的过程；
在第二时隙中，计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点向请求的目的节点发送数据。
本发明的有益效果是：从保障稳定持续的通信出发，为中继用户选择合适的中继节点，不仅可以优化能量的使用，而且不损失系统容量；从中继用户采用相等发射功率和不相等发射功率的情况出发，分别提出了对应的中继选择方法，不仅具有前述优点，还具有负荷控制的平衡能力，具有很好的适用性。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述源节点为电网供电节点或能量收集EH节点；所述中继节点为能量收集EH节点；所述目的节点为电池供电终端或能量收集EH节点。
采用上述进一步方案的有益效果是：本方法可以适用于多种不同的节点类型，适用性广。
进一步，还包括步骤：在第二时隙中，选择所述多个中继节点发射功率相等或不相等的计算模式，并根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
采用上述进一步方案的有益效果是：能够适用于不同的情况，根据中继节点发射功率相等或不相等的计算模式，并对应的进行计算，在所选情况下得到可转发数据的中继节点。
进一步，所述根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中包括：当选择所述多个中继节点发射功率相等的计算模式，根据中继节点的总能量来计算供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至所述目的节点中。
进一步，当选择所述多个中继节点发射功率相等的计算模式，所述根据中继节点的总能量来计算供给请求协作的目的节点的能量包括：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，设目的节点u请求的中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在本次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，其中αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数，因此目的节点u获得的能量为
进一步，所述根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率包括：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，设目的节点u请求的中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在本次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，其中αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数，则在本次协作传输的第二个时隙传输期间获得的发射功率为其中，为目的节点u获得的能量。
进一步，所述根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，来确定信噪比最大的中继节点包括：
设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中,所选中继节点其中M为中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、M时Ci中的最大值对应的i的运算。
进一步，所述根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中包括：当选择所述多个中继节点发射功率不相等的计算模式，根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
采用上述进一步方案的有益效果是：当选择多个中继节点发射功率相等的计算模式，求取中继节点能量的数值以及发射功率来计算中继节点信噪比，并选取信噪比最大的中继节点进行数据转发，能够控制和优化节点收集能量的使用。
进一步，当选择所述多个中继节点发射功率不相等的计算模式，所述根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量包括：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，在目的节点u请求的一次协作传输中，设目的节点u选择中继节点时中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在一次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数；
设中继节点i当前正在为Ni个目的节点提供服务，Ni为自然数，中继节点i为当前服务的目的节点在本次协作传输中提供的能量分别为Ei,j，1≤j≤Ni，则中继节点i为目的节点u在本次协作传输中提供的能量为
进一步，所述根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率包括：
当Eu小于或等于0时，则不选择中继节点i为所选的中继节点，当Eu大于0时，设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，时隙长度为T，中继节点i在本次协作传输的第二个时隙传输期间为目的节点u提供的发射功率为
进一步，所述根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，来确定信噪比最大的中继节点包括：
设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，则目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中，则所选中继节点其中L为本次协作传输中供给目的节点u的能量大于0的中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、L时Ci中的最大值对应的i的运算。
采用上述进一步方案的有益效果是：当选择多个中继节点发射功率不相等的计算模式，通过总能量减去正在服务的用户需要的能量得到提供给本次接入的传输能量，再计算中继节点的发射功率，根据发射功率计算中继节点信噪比，并选取信噪比最大的中继节点进行数据转发，能够控制和优化节点收集能量的使用。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种EH能量收集协作通信网络中继选择系统，包括：
链路建立模块，用于建立一个或多个源节点至多个中继节点以及所述多个中继节点至多个目的节点的链路连接关系，其中，设第一时隙为所述源节点向中继节点发送数据以及所述中继节点接收数据的过程，设第二时隙为所述中继节点向目的节点发送数据以及所述目的节点接收数据的过程；
中继选择模块，用于在第二时隙中，计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点向请求的目的节点发送数据。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述源节点为电网供电节点或能量收集EH节点；所述中继节点为能量收集EH节点；所述目的节点为电池供电终端或能量收集EH节点。
进一步，所述中继选择模块具体用于：
在第二时隙中，选择所述多个中继节点发射功率相等或不相等的计算模式，并根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
进一步，所述中继选择模块包括第一计算单元，所述第一计算单元用于：
所述根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中包括：当选择所述多个中继节点发射功率相等的计算模式，根据中继节点的总能量来计算供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至所述目的节点中。
进一步，所述第一计算单元具体用于：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，设目的节点u请求的中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在本次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，其中αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数，因此目的节点u获得的能量为
进一步，所述中继选择模块包括第二计算单元，所述第二计算单元用于：
当选择所述多个中继节点发射功率不相等的计算模式，根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
进一步，所述第一计算单元还具体用于：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，设目的节点u请求的中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在本次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，其中αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数，则在本次协作传输的第二个时隙传输期间获得的发射功率为其中，为目的节点u获得的能量。
进一步，所述第一计算单元还具体用于：
设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中,所选中继节点其中M为中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、M时Ci中的最大值对应的i的运算。
进一步，所述中继选择模块包括第二计算单元，所述第二计算单元用于：
所述根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中包括：当选择所述多个中继节点发射功率不相等的计算模式，根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
进一步，所述第二计算单元具体用于：
所述根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量包括：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，在目的节点u请求的一次协作传输中，设目的节点u选择中继节点时中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在一次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数；
设中继节点i当前正在为Ni个目的节点提供服务，Ni为自然数，中继节点i为当前服务的目的节点在本次协作传输中提供的能量分别为Ei,j，1≤j≤Ni，则中继节点i为目的节点u在本次协作传输中提供的能量为
进一步，所述第二计算单元还具体用于：
当Eu小于或等于0时，则不选择中继节点i为所选的中继节点，当Eu大于0时，设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，时隙长度为T，中继节点i在本次协作传输的第二个时隙传输期间为目的节点u提供的发射功率为
进一步，设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，则目的节点u处的接收信噪比为其中，并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中，则所选中继节点其中L为本次协作传输中供给目的节点u的能量大于0的中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、L时Ci中的最大值对应的i的运算。
附图说明
图1为本发明实施例提供的EH协作通信网络中继选择方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的EH协作通信网络中继选择系统的模块框图；
图3为本发明另一实施例提供的EH协作通信网络中继选择系统的模块框图；
图4为本发明另一实施例提供的EH协作通信网络中继选择系统的模块框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明实施例提供的EH协作通信网络中继选择方法的流程图；
如图1所示，一种EH协作通信网络中继选择方法，包括如下步骤：
建立一个或多个源节点至多个中继节点以及所述多个中继节点至多个目的节点的链路连接关系，其中，设第一时隙为所述源节点向中继节点发送数据以及所述中继节点接收数据的过程，设第二时隙为所述中继节点向目的节点发送数据以及所述目的节点接收数据的过程；
在第二时隙中，计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点向请求的目的节点发送数据。
上述实施例中，从保障稳定持续的通信出发，为中继用户选择合适的中继节点，不仅可以优化能量的使用，而且不损失系统容量；从中继用户采用相等发射功率和不相等发射功率的情况出发，分别提出了对应的中继选择方法，不仅具有前述优点，还具有负荷控制的平衡能力，具有很好的适用性。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述源节点为电网供电节点或能量收集EH节点；所述中继节点为能量收集EH节点；所述目的节点为电池供电终端或能量收集EH节点。
上述实施例中，本方法可以适用于多种不同的节点类型，适用性广。
可选地，作为本发明的一个实施例，在图1实施例的基础上，还包括步骤：在第二时隙中，选择所述多个中继节点发射功率相等或不相等的计算模式，并根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
上述实施例中，能够适用于不同的计算模式，根据中继节点发射功率相等或不相等的计算模式，并对应的进行计算，在所选情况下得到可转发数据的中继节点。
作为第一种情况，所述根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中包括：当选择所述多个中继节点发射功率相等的计算模式，根据中继节点的总能量来计算供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至所述目的节点中。
在第一种情况的实施例基础上，下面具体介绍，当选择所述多个中继节点发射功率相等的计算模式，来计算中继节点的信噪比：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，
设目的节点u请求的中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在本次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，其中αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数，因此目的节点u获得的能量为在本次协作传输的第二个时隙传输期间获得的发射功率为
设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中,所选中继节点其中M为中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、M时Ci中的最大值对应的i的运算。
上述实施例中，当选择多个中继节点发射功率相等的计算模式，求取中继节点能量的数值以及发射功率来计算中继节点信噪比，并选取信噪比最大的中继节点进行数据转发，能够控制和优化节点收集能量的使用。
作为第二种情况，所述根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中包括：当选择所述多个中继节点发射功率不相等的计算模式，根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
在第二种情况的实施例基础上，下面具体介绍，当选择所述多个中继节点发射功率不相等的计算模式，来计算中继节点的信噪比：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，
在目的节点u请求的一次协作传输中，设目的节点u选择中继节点时中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在一次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数；
设中继节点i当前正在为Ni个目的节点提供服务，Ni为自然数，中继节点i为当前服务的目的节点在本次协作传输中提供的能量分别为Ei,j，1≤j≤Ni，则中继节点i为目的节点u在本次协作传输中提供的能量为当Eu小于或等于0时，则不选择中继节点i为所选的中继节点，当Eu大于0时，中继节点i在本次协作传输的第二个时隙传输期间为目的节点u提供的发射功率为min(A,B)表示A和B中选择较小的值；设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，则目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中，则所选中继节点其中L为本次协作传输中供给目的节点u的能量大于0的中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、L时Ci中的最大值对应的i的运算。
上述实施例中，当选择多个中继节点发射功率不相等的计算模式，通过总能量减去正在服务的用户需要的能量得到提供给本次接入的传输能量，再计算中继节点的发射功率，根据发射功率计算中继节点信噪比，并选取信噪比最大的中继节点进行数据转发，能够控制和优化节点收集能量的使用。
可见，中继节点发射功率相同时，是根据平均分配的功率进行中继节点服务的，在此基础上选取信噪比最大的中继节点进行数据转发；中继节点发射功率不相同时，是根据总能量减去正在服务的用户的能量等于即将接入的用户的能量来计算发射功率的，在此基础上选取信噪比最大的中继节点进行数据转发。
图2为本发明实施例提供的EH协作通信网络中继选择系统的模块框图；
如图2所示，链路建立模块，用于建立一个或多个源节点至多个中继节点以及所述多个中继节点至多个目的节点的链路连接关系，其中，设第一时隙为所述源节点向中继节点发送数据以及所述中继节点接收数据的过程，设第二时隙为所述中继节点向目的节点发送数据以及所述目的节点接收数据的过程；
中继选择模块，用于在第二时隙中，计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点向请求的目的节点发送数据。
具体的，上述实施例中，所述源节点为电网供电节点或能量收集EH节点；所述中继节点为能量收集EH节点；所述目的节点为电池供电终端或能量收集EH节点。
可选地，作为本发明的一个实施例，在图2实施例的基础上，所述中继选择模块具体用于：
在第二时隙中，选择所述多个中继节点发射功率相等或不相等的计算模式，并根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
可选地，作为本发明的一个实施例，在中继节点发射功率相等的计算模式中，对上述实施例进行具体介绍，所述中继选择模块包括第一计算单元，所述第一计算单元用于：
当选择所述多个中继节点发射功率相等的计算模式，根据中继节点的总能量来计算供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至所述目的节点中。
图3为本发明另一实施例提供的EH协作通信网络中继选择系统的模块框图；
在中继节点发射功率相等的情况中，下面具体介绍中继选择模块对于中继节点发射功率相等时是如何进行中继节点选择的，如图3所示，所述第一计算单元具体用于；
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，
设目的节点u请求的中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在本次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，其中αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数，因此目的节点u获得的能量为在本次协作传输的第二个时隙传输期间获得的发射功率为
设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中,所选中继节点其中M为中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、M时Ci中的最大值对应的i的运算。
可选地，作为本发明的一个实施例，在中继节点发射功率不相等的计算模式中，对上述实施例进行具体介绍，所述中继选择模块包括第二计算单元，所述第二计算单元用于：
当选择所述多个中继节点发射功率不相等的情况，根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点。
可选地，作为本发明的一个实施例，所述中继选择模块包括第二计算单元，所述第二计算单元用于：
当选择所述多个中继节点发射功率不相等的计算模式，根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点u的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
图4为本发明另一实施例提供的EH协作通信网络中继选择系统的模块框图；
下面具体介绍中继选择模块对于中继节点发射功率不相等的计算模式是如何进行中继节点选择的，如图4所示，所述第二计算单元具体用于：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，
在目的节点u请求的一次协作传输中，设目的节点u选择中继节点时中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在一次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数；
设中继节点i当前正在为Ni个目的节点提供服务，Ni为自然数，中继节点i为当前服务的目的节点在本次协作传输中提供的能量分别为Ei,j，1≤j≤Ni，则中继节点i为目的节点u在本次协作传输中提供的能量为当Eu小于或等于0时，则不选择中继节点i为所选的中继节点，当Eu大于0时，中继节点i在本次协作传输的第二个时隙传输期间为目的节点u提供的发射功率为设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，则目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中，则所选中继节点其中L为本次协作传输中供给目的节点u的能量大于0的中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、L时Ci中的最大值对应的i的运算。
可见，中继节点发射功率相同时，是根据平均分配的功率进行中继节点服务的，在此基础上选取信噪比最大的中继节点进行数据转发；中继节点发射功率不相同时，是根据总能量减去正在服务的用户的能量等于即将接入的用户的能量来计算发射功率的，在此基础上选取信噪比最大的中继节点进行数据转发。
本发明能够从保障稳定持续的通信出发，为中继用户选择合适的中继节点，不仅可以优化能量的使用，而且不损失系统容量；从中继用户采用相等发射功率和不相等发射功率的情况出发，分别提出了对应的中继选择方法，不仅具有前述优点，还具有负荷控制的平衡能力，具有很好的适用性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，包括如下步骤：
建立一个或多个源节点至多个中继节点以及所述多个中继节点至多个目的节点的链路连接关系，其中，设第一时隙为所述源节点向中继节点发送数据以及所述中继节点接收数据的过程，设第二时隙为所述中继节点向目的节点发送数据以及所述目的节点接收数据的过程；
在第二时隙中，计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点向请求的目的节点发送数据。
2.根据权利要求1所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，还包括步骤：在第二时隙中，选择所述多个中继节点发射功率相等或不相等的计算模式，并根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
3.根据权利要求2所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，所述根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中包括：当选择所述多个中继节点发射功率相等的计算模式，根据中继节点的总能量来计算供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至所述目的节点中。
4.根据权利要求3所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，所述根据中继节点的总能量来计算供给请求协作的目的节点u的能量包括：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，设目的节点u请求的中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在本次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，其中αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数，因此目的节点u获得的能量为
5.根据权利要求4所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，所述根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率的计算公式如下：其中，为目的节点u获得的能量。
6.根据权利要求5所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，所述根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，来确定信噪比最大的中继节点包括：
设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中,所选中继节点其中M为中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、M时Ci中的最大值对应的i的运算。
7.根据权利要求2所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，所述根据选择的计算模式计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中包括：当选择所述多个中继节点发射功率不相等的计算模式，根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量，并根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率，并根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，选取信噪比最大的中继节点转发数据至请求的目的节点中。
8.根据权利要求7所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，所述根据中继节点的总能量减去该中继节点正在为Ni个目的节点供给的能量，得到该中继节点供给请求协作的目的节点的能量包括：
设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，噪声功率归一化为1，时隙长度为T，在目的节点u请求的一次协作传输中，设目的节点u选择中继节点时中继节点i拥有的能量为Ei，中继节点i在一次协作传输过程中供给目的节点u和当前正在对其他Ni个目的节点进行传输的总能量为αiEi，αi为中继节点i的能量比例因子且0≤αi≤1，Ni为自然数；
设中继节点i当前正在为Ni个目的节点提供服务，Ni为自然数，中继节点i为当前服务的目的节点在本次协作传输中提供的能量分别为Ei,j，1≤j≤Ni，则中继节点i为目的节点u在本次协作传输中提供的能量为
9.根据权利要求8所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，所述根据得到的所述能量计算各中继节点的发射功率包括：
当Eu小于或等于0时，则不选择中继节点i为所选的中继节点，当Eu大于0时，设中继节点每个信道的最大发射功率为Pmax，时隙长度为T，中继节点i在本次协作传输的第二个时隙传输期间为目的节点u提供的发射功率为
10.根据权利要求7所述的EH能量收集协作通信网络中继选择方法，其特征在于，所述根据所述发射功率计算各中继节点的信噪比，来确定信噪比最大的中继节点包括：
设测量估计得到的中继节点i到目的节点u链路的信道系数为hiu，则目的节点u处的接收信噪比为并选取接收信噪比最大的中继节点进行数据转发至所述目的节点u中，则所选中继节点其中L为本次协作传输中供给目的节点u的能量大于0的中继节点的个数，表示获取当i分别为1、2、…、L时Ci中的最大值对应的i的运算。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710500782.9A CN107359927B (zh) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | 一种eh能量收集协作通信网络中继选择方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710500782.9A CN107359927B (zh) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | 一种eh能量收集协作通信网络中继选择方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107359927A true CN107359927A (zh) | 2017-11-17 |
| CN107359927B CN107359927B (zh) | 2020-07-28 |
Family
ID=60273490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710500782.9A Expired - Fee Related CN107359927B (zh) | 2017-06-27 | 2017-06-27 | 一种eh能量收集协作通信网络中继选择方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107359927B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108039942A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-15 | 天津工业大学 | Swipt系统中无源中继收集干扰能量来提高最优系统速率方法 |
| CN109039454A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-18 | 西安理工大学 | 协作军车编队的无线紫外光隐秘通信的中继选择方法 |
| CN109618386A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-12 | 广西师范大学 | 能量收集协作通信中基于公平性的数据与能量同传方法 |
| CN110191496A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-30 | 广西师范大学 | 一种公平利用收集能量的中继选择方法 |
| 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 |
| CN111491359A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-08-04 | 北京诚一科技有限公司 | 一种无线自组织网络动态组网的方法、节点和存储介质 |
| CN113783598A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-10 | 华东师范大学 | 一种多用户多中继星地融合的网络传输方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1812283A (zh) * | 2005-01-26 | 2006-08-02 | 北京邮电大学 | 一种用于两跳多天线中继系统的功率分配方法 |
| WO2009022706A1 (ja) * | 2007-08-14 | 2009-02-19 | Ntt Docomo, Inc. | 基地局装置 |
| KR20090120037A (ko) * | 2008-05-19 | 2009-11-24 | 세종대학교산학협력단 | 이동 멀티-홉 릴레이 망의 분산 스케줄링을 위한 경로 선택방법 |
| CN102271119A (zh) * | 2011-09-05 | 2011-12-07 | 西安电子科技大学 | 采用正交幅度调制的差分中继协作通信方法 |
| CN103491577A (zh) * | 2013-10-15 | 2014-01-01 | 广西师范大学 | 一种协同通信系统的中继选择方法 |
| CN104270791A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种缓存器辅助的中继节点选择方法 |
| CN104869650A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-08-26 | 北京邮电大学 | 一种认知中继网络中面向节能的频谱聚合方法及装置 |
| CN106686734A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-17 | 广西师范大学 | 一种基于节点类型的数据与能量协作传输方法及系统 |
| CN106714266A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-05-24 | 北京邮电大学 | 一种基于认知无线电的多中继选择方法 |
| CN106878928A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-06-20 | 南京邮电大学 | 基于多中继多天线的认知无线传感器网络性能优化方法 |
-
2017
- 2017-06-27 CN CN201710500782.9A patent/CN107359927B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1812283A (zh) * | 2005-01-26 | 2006-08-02 | 北京邮电大学 | 一种用于两跳多天线中继系统的功率分配方法 |
| WO2009022706A1 (ja) * | 2007-08-14 | 2009-02-19 | Ntt Docomo, Inc. | 基地局装置 |
| KR20100051065A (ko) * | 2007-08-14 | 2010-05-14 | 가부시키가이샤 엔티티 도코모 | 기지국장치 |
| KR20090120037A (ko) * | 2008-05-19 | 2009-11-24 | 세종대학교산학협력단 | 이동 멀티-홉 릴레이 망의 분산 스케줄링을 위한 경로 선택방법 |
| CN102271119A (zh) * | 2011-09-05 | 2011-12-07 | 西安电子科技大学 | 采用正交幅度调制的差分中继协作通信方法 |
| CN103491577A (zh) * | 2013-10-15 | 2014-01-01 | 广西师范大学 | 一种协同通信系统的中继选择方法 |
| CN104270791A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 哈尔滨工业大学 | 一种缓存器辅助的中继节点选择方法 |
| CN104869650A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-08-26 | 北京邮电大学 | 一种认知中继网络中面向节能的频谱聚合方法及装置 |
| CN106686734A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-17 | 广西师范大学 | 一种基于节点类型的数据与能量协作传输方法及系统 |
| CN106714266A (zh) * | 2017-01-09 | 2017-05-24 | 北京邮电大学 | 一种基于认知无线电的多中继选择方法 |
| CN106878928A (zh) * | 2017-02-20 | 2017-06-20 | 南京邮电大学 | 基于多中继多天线的认知无线传感器网络性能优化方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张玉: "协作通信中关于中继选择和功率分配的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108039942A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-05-15 | 天津工业大学 | Swipt系统中无源中继收集干扰能量来提高最优系统速率方法 |
| CN108039942B (zh) * | 2017-12-11 | 2020-10-30 | 天津工业大学 | Swipt系统中无源中继收集干扰能量来提高最优系统速率方法 |
| CN109039454A (zh) * | 2018-06-05 | 2018-12-18 | 西安理工大学 | 协作军车编队的无线紫外光隐秘通信的中继选择方法 |
| CN109618386A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-12 | 广西师范大学 | 能量收集协作通信中基于公平性的数据与能量同传方法 |
| CN109618386B (zh) * | 2019-01-24 | 2021-06-11 | 广西师范大学 | 能量收集协作通信中基于公平性的数据与能量同传方法 |
| CN110191496A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-30 | 广西师范大学 | 一种公平利用收集能量的中继选择方法 |
| 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 |
| CN111491359A (zh) * | 2020-03-23 | 2020-08-04 | 北京诚一科技有限公司 | 一种无线自组织网络动态组网的方法、节点和存储介质 |
| CN113783598A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-12-10 | 华东师范大学 | 一种多用户多中继星地融合的网络传输方法 |
| CN113783598B (zh) * | 2021-08-23 | 2023-02-17 | 华东师范大学 | 一种多用户多中继星地融合的网络传输方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107359927B (zh) | 2020-07-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107359927B (zh) | 一种eh能量收集协作通信网络中继选择方法 | |
| CN103796284B (zh) | 一种用于能量采集无线网络的中继选择方法 | |
| CN106332256B (zh) | 一种非正交多址接入功率分配方法 | |
| Vamvakas et al. | Adaptive power management in wireless powered communication networks: A user-centric approach | |
| CN109089271B (zh) | 一种混合能量供能的无线协同网络资源随机分配方法 | |
| CN109067488B (zh) | 基于能量累积的信息与能量双向传输系统性能的优化方法 | |
| CN109831808B (zh) | 一种基于机器学习的混合供电c-ran的资源分配方法 | |
| CN102858012A (zh) | 基于imt-a标准的后续演进嵌入式d2d实现方法 | |
| CN105307271B (zh) | 吞吐量最大化的多天线通信系统循环能量采集方法 | |
| CN108541001B (zh) | 一种用于能量可收集双向协作通信的中断率优化方法 | |
| 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 | |
| CN106686679B (zh) | 内容中心网络中基于能效的多跳d2d路由跳数限制方法 | |
| Yu et al. | Energy provision minimization in wireless powered communication networks with node throughput requirement | |
| CN107070529B (zh) | 一种携能多天线中继的能量分配优化方法 | |
| WO2019210648A1 (zh) | 一种基于非线性能量收集的swipt系统自适应时隙信号接收方法 | |
| CN108200581B (zh) | 选择性用户合作的无线供电通信网络中多用户资源分配方法 | |
| CN104902574B (zh) | 一种基于能效的天线选择和功率分配方法 | |
| CN106793121B (zh) | 一种多用户数据与能量协作传输方法及系统 | |
| CN109272167B (zh) | 一种基于uudn和q神经网络的绿色能量合作方法 | |
| CN104902492B (zh) | 一种面向无线体域网的高能效拓扑结构优化方法 | |
| CN107333315B (zh) | Eh能量收集协作网络中共享带宽的协作传输方法和系统 | |
| He et al. | A novel distributed resource allocation scheme for wireless-powered cognitive radio Internet of Things networks | |
| CN109275149B (zh) | 一种认知无线供电网络中基于能量累积的资源分配方法 | |
| Pejoski et al. | Slotted ALOHA wireless networks with RF energy harvesting in Nakagami-m fading | |
| Hou et al. | Bidirectional wireless information and power transfer with an energy accumulating relay |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Zhou Zhongyao Inventor after: Xiao Kun Inventor before: Zhou Zhongyao |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200728 Termination date: 20210627 |