CN116916429B - 基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法 - Google Patents

基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116916429B
CN116916429B CN202311178635.6A CN202311178635A CN116916429B CN 116916429 B CN116916429 B CN 116916429B CN 202311178635 A CN202311178635 A CN 202311178635A CN 116916429 B CN116916429 B CN 116916429B
Authority
CN
China
Prior art keywords
reader
writer
power
time slot
signal
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.)
Active
Application number
CN202311178635.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116916429A (zh
Inventor
马怀清
何加余
陈士润
范婧雅
郭建华
林淼森
刘庆德
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.)
Shenzhen Metro Group Co ltd
Shenzhen Emperor Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Metro Group Co ltd
Shenzhen Emperor Technology Co Ltd
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 Shenzhen Metro Group Co ltd, Shenzhen Emperor Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen Metro Group Co ltd
Priority to CN202311178635.6A priority Critical patent/CN116916429B/zh
Publication of CN116916429A publication Critical patent/CN116916429A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116916429B publication Critical patent/CN116916429B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/24—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters
    • H04W52/241—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters taking into account channel quality metrics, e.g. SIR, SNR, CIR, Eb/lo
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/24—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters
    • H04W52/243—TPC being performed according to specific parameters using SIR [Signal to Interference Ratio] or other wireless path parameters taking into account interferences
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/18—TPC being performed according to specific parameters
    • H04W52/26—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service]
    • H04W52/265—TPC being performed according to specific parameters using transmission rate or quality of service QoS [Quality of Service] taking into account the quality of service QoS
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
    • H04W52/36—TPC using constraints in the total amount of available transmission power with a discrete range or set of values, e.g. step size, ramping or offsets
    • H04W52/367—Power values between minimum and maximum limits, e.g. dynamic range
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/52—TPC using AGC [Automatic Gain Control] circuits or amplifiers
    • 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)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

本发明属于读写器控制技术领域，具体涉及基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法。所述方法包括：步骤1：获取目标区域所有读写器的位置数据，建立目标区域的读写器阵列网络；步骤2：实时获取每个读写器的运行数据；步骤3：为每个读写器设置服务质量参数；步骤4：基于计算出的每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量；步骤5：设置模糊控制器；步骤6：基于计算出的功率调整值，更新每个读写器的功率；步骤7：读写器阵列网络中的读写器基于预设的博弈模型进行读写器间的功率博弈，以最大化自己的信噪比，完成动态功率控制。通过实时调整每个读写器的传输功率，优化了通信质量，节约能源，降低了通信干扰。

Description

基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法
技术领域
本发明属于读写器控制技术领域，具体涉及基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法。
背景技术
随着无线通信技术的迅猛发展，射频识别（RFID）技术在物联网和智能物流等领域得到了广泛应用。RFID技术可以实现对物体的无线自动识别和数据传输，提高了物流管理的效率和准确性。读写器（也称为RFID阅读器或RFID标签读取器）是RFID系统中的重要组成部分，负责读取和写入RFID标签上的数据。然而，随着RFID系统规模的不断扩大，传统的静态功率控制方法逐渐暴露出一些问题。
目前，许多RFID系统采用静态功率控制方法来管理读写器的传输功率。静态功率控制是指在RFID系统运行过程中，读写器的传输功率固定不变，不随通信环境的变化而调整。这种方法简单易行，但也带来了一些潜在问题。
在静态功率控制下，读写器的功率始终保持固定水平，而不管目标区域内的通信条件是好还是坏。在某些情况下，某些读写器的功率可能过高，造成不必要的能源浪费。另一方面，某些区域可能需要更强的功率以保证可靠的通信，但静态功率控制无法实现灵活的功率调整，导致通信质量下降。
静态功率控制方法没有考虑读写器之间的相互干扰问题。当多个读写器在相近区域内工作时，可能会相互干扰，导致通信性能下降，甚至引发通信冲突。当前的静态功率控制方法难以解决这种多读写器干扰问题。
由于静态功率控制无法根据实际通信环境进行动态调整，读写器的通信质量可能不稳定。在不同的通信环境下，读写器的传输功率可能过高或过低，导致通信范围不稳定，影响了RFID系统的稳定性和可靠性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，通过实时调整每个读写器的传输功率，优化通信质量，节约能源，降低通信干扰，提高系统稳定性和适应性，从而显著提升RFID系统的性能和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，包括：
步骤1：获取目标区域所有读写器的位置数据，基于位置数据，将每个读写器映射为一个三维空间的节点，连接三维空间中的节点，以建立目标区域的读写器阵列网络；
步骤2：实时获取每个读写器的运行数据，计算每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量；同时，计算不同读写器之间的信道增益；
步骤3：为每个读写器设置服务质量参数；
步骤4：基于计算出的每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量，计算每个读写器的在读写器阵列网络中的权重，再基于计算出的权重，按照权重值从高到底的顺序，设置读写器阵列网络控制顺序；
步骤5：设置模糊控制器，按照读写器阵列网络控制顺序，依次计算每个读写器在每个时隙的功率调整因子；再基于功率调整因子，计算每个读写器的功率调整值；
步骤6：基于计算出的功率调整值，更新每个读写器的功率，包括：在更新过程中，基于其他读写器的功率变化，设置协调因子，更新自身的功率；在完成功率的更新后，进行功率修正，以使得功率在设定的阈值范围内；
步骤7：读写器阵列网络中的读写器基于预设的博弈模型进行读写器间的功率博弈，以最大化自己的信噪比，完成动态功率控制。
进一步的，实时获取的每个读写器的运行数据包括：每个读写器在每个时隙的功率和目标区域内的噪声功率。
进一步的，每个读写器在每个时隙的接收功率使用如下公式计算得到：其中，/>为读写器/>在时隙/>的接收功率；/>为读写器/>在时隙/>的功率；/>为读写器/>和/>之间在时隙/>的信道增益；/>为目标区域内的噪声功率；/>为读写器的数量。
进一步的，所述读写器和/>之间在时隙/>的信道增益/>使用如下公式计算得到：/>其中，/>为设置的参考距离；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的服从均值为1的Rayleigh分布的随机变量；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的距离；/>为设置的路径损耗因子；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的信道振幅；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的相位。
进一步的，每个读写器在每个时隙的信噪比使用如下公式计算得到：其中，/>为读写器/>在时隙/>的信噪比，表征了读写器/>在时隙/>的功率和总的干扰和噪声的比值；/>为读写器/>在时隙/>的功率。
进一步的，每个读写器在每个时隙的信道容量使用如下公式计算得到：其中/>为带宽，/>为读写器/>在时隙/>的信道容量。
进一步的，模糊控制器使用如下公式计算每个读写器在每个时隙的功率调整因子：其中/>是期望的信道容量；/>为模糊逻辑函数；/>表示读写器/>在时隙/>的信噪比；使用如下公式，基于功率调整因子计算功率的调整值/>；/>；使用如下公式，基于其他读写器的功率变化，设置协调因子/>，更新自身的功率：/>其中，/>为计算得到的读写器/>功率更新值，根据/>读写器/>更新自身的功率。
进一步的，协调因子通过模糊逻辑使用如下公式计算得出：使用如下公式对更新后的功率进行修正：其中，/>和是设定的阈值范围的最大和最小值。
进一步的，基于计算出的每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量，计算每个读写器的在读写器阵列网络中的权重的方法包括：其中，/>为权重。
进一步的，步骤7中的博弈模型使用如下公式进行表示：其中，/>表示对所有的读写器/>，此条件都必须成立；/>表示不存在一个功率/>，对于任何读写器/>，/>不等于/>，使得下面的条件成立；表示如果读写器/>在下一个时隙改变了自身的传输功率，其自身的信噪比不会比其在当前时隙/>的信噪比更高，在这个时隙中，读写器/>和其他读写器都没有改变其自身的功率，即，如果读写器/>单独改变自身的传输功率，其信噪比不会升高。
本发明的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，具有以下有益效果：本发明采用动态功率控制方法，可以根据实时的通信环境和读写器的运行数据，智能地调整每个读写器的传输功率。这样，不仅能够适应不同的通信条件，而且还能够最大限度地优化通信质量。通过动态调整功率，系统能够自动适应不同的通信距离和信道质量，从而提供更稳定和可靠的通信连接。传统的静态功率控制方法往往会导致不必要的功率浪费，因为读写器的功率固定不变，无论通信环境如何。而本发明的动态功率控制方法可以根据实际需要灵活地调整功率。当通信距离较近或信道质量较好时，读写器可以降低功率，节约能源。相反，当通信距离较远或信道质量较差时，读写器可以增加功率，保证通信的可靠性。这样，本发明有效地减少了不必要的能量消耗，节约了能源资源。本发明的动态功率控制方法考虑了读写器之间的相互干扰问题。通过智能地调整功率，系统可以减少读写器之间的相互干扰，从而降低通信冲突的概率，提高整体通信性能。特别是在高密度读写器部署的场景下，动态功率控制可以使读写器之间保持适当的距离，减少干扰现象，提高系统的容量和吞吐量。传统的静态功率控制方法可能导致读写器的通信质量不稳定，容易出现通信中断或丢包现象。而本发明的动态功率控制方法可以根据实际通信环境进行实时调整，保持每个读写器的通信质量在一个稳定的水平。这样，系统能够更加稳定地运行，降低了通信故障的风险，增强了系统的可靠性和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的方法作进一步详细的说明。
实施例1：基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，包括：
步骤1：获取目标区域所有读写器的位置数据，基于位置数据，将每个读写器映射为一个三维空间的节点，连接三维空间中的节点，以建立目标区域的读写器阵列网络；
在这一步骤中，首先收集目标区域内所有读写器的位置信息。然后，将每个读写器映射为三维空间中的节点，将它们以空间中的连接线相互连接起来，从而构建目标区域的读写器阵列网络。这个阵列网络的构建对于后续功率控制和优化非常重要，因为读写器之间的相互关系将直接影响到信道增益和干扰情况。
步骤2：实时获取每个读写器的运行数据，计算每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量；同时，计算不同读写器之间的信道增益；
在这一步骤中，系统实时获取每个读写器的运行数据，包括其在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量等性能指标。这些指标可以反映读写器当前的工作状态和表现。
同时，还需要计算不同读写器之间的信道增益。信道增益反映了读写器之间的信号传输效果，即表征了读写器之间的通信质量。信道增益的计算可能涉及路径损耗、信号干扰和衰减等因素，以评估不同读写器之间的通信效率。
步骤3：为每个读写器设置服务质量参数；
在这一步骤中，针对每个读写器，根据其所提供的服务质量需求和系统的整体要求，设定相应的服务质量参数。这些参数可能包括最小接收功率要求、最小信噪比要求或最大信道容量等限制条件。这些参数将在后续的功率控制过程中用于调整每个读写器的功率。
步骤4：基于计算出的每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量，计算每个读写器的在读写器阵列网络中的权重，再基于计算出的权重，按照权重值从高到底的顺序，设置读写器阵列网络控制顺序；
在这一步骤中，根据步骤2中计算得到的每个读写器的性能指标，结合步骤3中设置的服务质量参数，计算每个读写器在读写器阵列网络中的权重。权重反映了每个读写器在整体系统中的重要性和优先级。
然后，根据计算得到的权重值，对读写器阵列网络进行控制顺序的设置。权重值高的读写器可能被优先调整，以更好地满足其服务质量要求和系统整体性能优化目标。
步骤5：设置模糊控制器，按照读写器阵列网络控制顺序，依次计算每个读写器在每个时隙的功率调整因子；再基于功率调整因子，计算每个读写器的功率调整值；
在这一步骤中，引入模糊控制器来根据读写器阵列网络的控制顺序，逐一计算每个读写器在每个时隙的功率调整因子。模糊控制器能够根据系统的实时状态和控制要求，模糊化处理，从而产生相应的功率调整因子。
然后，根据计算得到的功率调整因子，对每个读写器进行功率调整值的计算。这个过程可以确保每个读写器在不同时隙具有适应性的功率水平，从而满足系统的性能要求。
步骤6：基于计算出的功率调整值，更新每个读写器的功率，包括：在更新过程中，基于其他读写器的功率变化，设置协调因子，更新自身的功率；在完成功率的更新后，进行功率修正，以使得功率在设定的阈值范围内；
在这一步骤中，根据步骤5中计算得到的功率调整值，对每个读写器的功率进行更新。需要注意的是，在功率更新过程中，考虑到读写器之间的相互影响，可能需要引入协调因子来调整每个读写器的功率变化。这样可以避免功率调整过程中产生的过大幅度变化，从而保证系统的稳定性和收敛性。在功率更新完成后，还需要进行功率修正。这是为了确保每个读写器的功率值都在设在完成功率的更新后，进行功率修正，以使得功率在设定的阈值范围内。在功率更新后，需要进行功率修正以确保读写器的功率值在设定的阈值范围内。功率修正是为了避免功率调整过程中产生过大或过小的功率值，从而保持读写器的正常工作范围。通过功率修正，系统可以进一步优化读写器的功率分配，使得每个读写器的功率都在一定的限制范围内，并且满足设定的服务质量参数。这样可以确保系统在实际应用中稳定可靠地工作，同时有效利用功率资源。
步骤7：读写器阵列网络中的读写器基于预设的博弈模型进行读写器间的功率博弈，以最大化自己的信噪比，完成动态功率控制。
在这一步骤中，利用预设的博弈模型，读写器之间进行功率博弈。每个读写器试图通过调整自身的功率水平来最大化自己的信噪比。通过博弈的过程，读写器之间相互影响，并根据其他读写器的功率变化进行相应的调整。
博弈模型可以是非合作的，也可以是合作的。在非合作博弈中，每个读写器都是自私的，试图最大化自己的性能指标。在合作博弈中，读写器可能会考虑整体系统的性能，共同协作以达到整体优化。
通过功率博弈，系统可以进一步优化读写器的功率分配，以适应实际场景中不断变化的通信环境和读写器的位置布局。这样，读写器动态功率控制方法可以实现更高的系统性能和资源利用效率。
实施例2：在上一实施例的基础上，实时获取的每个读写器的运行数据包括：每个读写器在每个时隙的功率和目标区域内的噪声功率。
每个读写器在每个时隙的功率数据反映了读写器当前的发送功率水平。发送功率是读写器向目标区域内的标签（Tag）发送信号的强度。功率水平的调整直接影响到标签的接收信号强度，从而影响到通信质量和覆盖范围。基于实时获取的读写器功率数据，模糊控制器可以根据预设的目标和系统性能要求，动态地调整每个读写器的功率水平。这样可以实现在不同通信环境下，读写器的发送功率适应性调整，从而最大限度地提高信噪比，降低干扰，优化整体通信性能。
目标区域内的噪声功率反映了整个通信环境中的干扰和背景噪声水平。通信过程中受到的噪声会影响读写器和标签之间的信号传输，降低信噪比和通信质量。
考虑到目标区域内的噪声功率，动态功率控制方法可以根据实时的噪声情况，进一步调整读写器的功率。在高噪声环境中，读写器可以选择增加功率来抵消噪声干扰，从而保证标签的正常识别和数据传输。
综合功率和噪声功率的信息，模糊控制器可以实现对每个读写器功率的优化调整，使得读写器在不同通信环境下具有最佳的功率水平，以提供更稳定和可靠的通信性能。
实施例3：在上一实施例的基础上，每个读写器在每个时隙的接收功率使用如下公式计算得到：其中，/>为读写器/>在时隙/>的接收功率；为读写器/>在时隙/>的功率；/>为读写器/>和/>之间在时隙/>的信道增益；/>为目标区域内的噪声功率；/>为读写器的数量。
具体的，接收功率是指读写器在接收从标签发送回的信号时所接收到的信号功率。接收功率的大小直接影响到读写器能够可靠地解码标签的数据，因此是动态功率控制的重要指标之一。功率是读写器/>在特定时隙/>内的发送功率。读写器通过调整发送功率来控制与标签之间的通信强度。
信道增益反映了读写器/>和/>之间在特定时隙/>的信号传输效果。信道增益考虑了路径损耗、衰减和多径效应等因素，描述了信号在传输过程中的增益。
噪声功率表示目标区域内的背景噪声水平，这些噪声来自于其他无关信号和干扰源。噪声功率会降低接收信号的信噪比，影响通信质量。
表示目标区域内的读写器数量。在该公式中，考虑了目标区域内的所有读写器对接收功率的影响，以综合考虑整体通信环境。
实施例4：在上一实施例的基础上，所述读写器和/>之间在时隙/>的信道增益/>使用如下公式计算得到：/>其中，/>为设置的参考距离；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的服从均值为1的Rayleigh分布的随机变量；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的距离；/>为设置的路径损耗因子；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的信道振幅；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的相位。
具体的，是一个预先设置的参考距离，用于标定信号传输的参考距离。它通常用于计算信号的自由空间损耗，并作为信号传输的基准。/>表示读写器/>和读写器/>之间在特定时隙/>的实时距离。距离的变化直接影响信号传输的衰减和多径效应，因此在动态功率控制中，实时监测距离对于信号传输的优化非常重要。
：路径损耗项计算了读写器之间信号传输过程中由距离引起的路径损耗。是设置的参考距离，用于标定信号传输的参考距离，而/>表示读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的实时距离。/>是设置的路径损耗因子，通常取决于环境和信号频率。这个部分表达了随着距离的增加，信号的衰减程度，即信号传播过程中受到的路径损耗。
：随机衰落项表示服从均值为1的Rayleigh分布的随机变量，用于模拟信号传输过程中的随机衰落效应。Rayleigh分布通常用于描述无线信道中的多径传播和随机衰落现象。这个随机变量表达了信号传输过程中的随机性，考虑了信号受到的多径效应和随机衰落带来的影响。
：信道振幅项表示读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的信道振幅，用于反映信号在传输过程中的衰减和放大情况。它可以通过接收到的信号强度来估计，也可以通过通信链路的校准来获得。信道振幅项表示了信号在传输过程中的功率变化。
：相位项表示读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的相位，用于描述信号在传输过程中的相对时间偏移。相位的变化可能会导致信号的干涉和失真，因此在信号传输中需要加以考虑。
信道增益综合考虑了距离损耗、随机衰落、信道振幅和相位等因素，用于描述信号在传输过程中的强度和特性。在动态功率控制中，通过实时监测和计算信道增益，系统可以更准确地调整读写器的发送功率，从而优化通信质量和系统性能，适应不同的通信环境。这种动态信道增益计算是该方法中关键的一步，它使得功率控制方法更加智能化和自适应。
实施例5：在上一实施例的基础上，每个读写器在每个时隙的信噪比使用如下公式计算得到：其中，/>为读写器/>在时隙/>的信噪比，表征了读写器/>在时隙/>的功率和总的干扰和噪声的比值；/>为读写器/>在时隙/>的功率。
：读写器/>在时隙/>的信噪比。信噪（Signal-to-Interference-plus-NoiseRatio，SINR）是一个用于衡量信号质量的指标，它表示读写器/>在时隙/>的功率与总的干扰和噪声之比。信噪比越高，表示读写器接收到的信号相对于干扰和噪声更强，通信质量越好。
表示读写器/>和自身之间在特定时隙/>的信道增益的模的平方，即信号在读写器自身处的增益。它影响了读写器自身接收到的信号强度。
表示读写器/>在特定时隙/>内的发送功率。发送功率直接影响读写器向目标区域内的标签发送信号的强度。
总的干扰项。这部分计算了读写器/>在时隙/>接收到的来自其他读写器的信号造成的干扰。它考虑了目标区域内其他读写器的信号功率和信道增益对读写器/>的影响。
表示目标区域内的背景噪声水平，这些噪声来自于其他无关信号和干扰源。噪声功率会降低接收信号的信噪比，影响通信质量。
综合以上解释，公式计算了读写器/>在时隙/>的信噪比。信噪比综合考虑了读写器自身的发送功率、接收到的干扰和目标区域内的噪声功率。在动态功率控制中，通过实时计算信噪比，系统可以根据信道环境动态地调整每个读写器的功率，从而优化通信质量和系统性能。这种动态信噪比计算使得功率控制方法更加智能化和自适应。
实施例6：在上一实施例的基础上，每个读写器在每个时隙的的信道容量使用如下公式计算得到：其中/>为带宽，/>为读写器/>在时隙/>的信道容量。
信道容量是一个用于衡量信道传输速率的指标，表示在给定的信噪比条件下，信道可以传输的最大数据速率。信道容量越大，表示读写器在特定时隙能够以更高的速率传输数据。信道容量是一个重要的性能指标，它考虑了信道带宽和信噪比，并描述了读写器在特定时隙下传输数据的速率。在动态功率控制中，通过实时计算信道容量，系统可以根据当前的信噪比和带宽来调整每个读写器的功率，以最大化数据传输速率和通信质量。这种动态信道容量计算使得功率控制方法更加智能化和自适应。
实施例7：在上一实施例的基础上，模糊控制器使用如下公式计算每个读写器在每个时隙的功率调整因子：其中是期望的信道容量；/>为模糊逻辑函数；/>表示读写器/>在时隙/>的信噪比；使用如下公式，基于功率调整因子计算功率的调整值/>；/>使用如下公式，基于其他读写器的功率变化，设置协调因子/>，更新自身的功率：其中，/>为计算得到的读写器/>功率更新值，根据/>读写器/>更新自身的功率。
模糊控制器是用于计算每个读写器在每个时隙的功率调整因子的函数。该控制器利用三个输入变量进行计算：/>和/>。这些输入变量分别代表当前信噪比相对于上一时隙的变化、当前信噪比与期望信噪比的差异以及当前信道容量与目标信道容量的比值。模糊逻辑函数/>对这些输入进行模糊推理，产生一个输出/>，表示每个读写器在时隙/>需要调整的功率因子。基于计算得到的功率调整因子/>，通过公式/>，计算出每个读写器在时隙/>需要调整的功率值。/>表示相对于当前功率/>需要调整的增量值。
根据公式计算出每个读写器在时隙/>的新功率值/>。其中，/>是一个协调因子，用于平衡当前功率和根据/>计算得到的新功率之间的权重。/>的取值可以影响功率调整的速度和平滑程度。
模糊控制器根据当前的信噪比、期望信噪比和信道容量的比值，计算出每个读写器在每个时隙需要调整的功率因子。然后，根据该功率因子，计算每个读写器在时隙需要调整的功率值/>。最后，通过协调因子/>平衡当前功率和新功率的调整，更新每个读写器在时隙/>的功率值/>，从而实现动态功率控制。这种基于模糊控制的功率调整方法，可以让系统根据实时的通信环境和性能要求，智能地调整读写器的功率，以最大程度地提高通信质量和系统性能。
实施例8：在上一实施例的基础上，协调因子通过模糊逻辑使用如下公式计算得出：/>使用如下公式对更新后的功率进行修正：
其中，和/>是设定的阈值范围的最大和最小值。
具体的，协调因子是通过模糊逻辑函数计算得出的，利用了两个输入变量：和/>。其中/>表示除了读写器/>之外其他读写器在时隙/>的功率的平均值，/>表示读写器/>在时隙/>的当前功率。模糊逻辑函数/>对这两个输入进行模糊推理，得出输出值/>，用于调整读写器/>的功率更新。
根据公式对计算得到的新功率值/>进行修正。修正确保功率更新在设定的阈值范围/>和/>内。/>是设定的最大功率阈值，用于限制功率调整的上限；/>是设定的最小功率阈值，用于限制功率调整的下限。
协调因子是通过模糊逻辑函数计算得出的，利用了其他读写器的平均功率和当前读写器的功率来调整功率更新。然后，通过修正公式，将计算得到的新功率值限制在设定的功率阈值范围内，即/>和/>之间。这样可以确保功率调整在合理的范围内，并避免功率过大或过小导致的通信质量问题。协调因子和功率修正是动态功率控制方法中的重要环节，使得系统可以智能地调整每个读写器的功率，从而优化通信性能和系统稳定性。
实施例9：在上一实施例的基础上，基于计算出的每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量，计算每个读写器的在读写器阵列网络中的权重的方法包括：其中/>为权重。
表示读写器/>在时隙/>的接收功率的指数形式。接收功率越高，其对应的权重值也会越高，因为接收功率越大，表示读写器能够较好地接收到标签发回的信号。
表示读写器/>在时隙/>的信噪比的对数值的绝对值。信噪比越高，表示读写器接收到的信号相对于干扰和噪声的比值越大，通信质量越好。该项考虑了信噪比对权重的影响，信噪比越高，权重值也会越高。
表示读写器/>在时隙/>的信道容量。信道容量越大，表示读写器在特定时隙下能够以更高的速率传输数据。该项考虑了信道容量对权重的影响，信道容量越大，权重值也会越高。
权重是一个综合了接收功率、信噪比和信道容量三个因素的指标，用于衡量每个读写器在读写器阵列网络中的重要性。它综合考虑了读写器接收功率的强弱、信噪比的优劣以及信道容量的大小。通过计算这些因素的乘积，得到每个读写器在时隙/>的权重值。在动态功率控制中，系统可以根据这些权重值来调整每个读写器的功率，以优化通信质量和系统性能。
实施例10：在上一实施例的基础上，步骤7中的博弈模型使用如下公式进行表示：其中，/>表示对所有的读写器/>，此条件都必须成立；/>表示不存在一个功率/>，对于任何读写器/>，/>不等于/>，使得下面的条件成立；表示如果读写器/>在下一个时隙改变了自身的传输功率，其自身的信噪比不会比其在当前时隙/>的信噪比更高，在这个时隙中，读写器/>和其他读写器都没有改变其自身的功率，即，如果读写器/>单独改变自身的传输功率，其信噪比不会升高。
具体的，在动态功率控制的场景中，每个读写器都试图根据当前通信环境来调整自身的传输功率，以优化通信性能。但是，这些读写器之间的功率调整可能会相互影响，导致非合作性的功率竞争。为了确保系统中存在一个纳什均衡状态，即每个读写器的功率调整都是最优的，并且没有读写器能够通过单独改变功率来获得更好的收益，上述公式提供了一个条件。
条件表达了这样一种情况：如果一个读写器在下一个时隙选择改变自身的传输功率，而其他读写器保持当前时隙的功率/>不变，那么读写器/>的信噪比不会比在当前时隙的信噪比/>更高。
公式中的条件确保了在一个时隙中，如果一个读写器单独改变自身的传输功率，并且其他读写器保持不变，那么它不会在信噪比上获得更好的收益。这鼓励读写器在动态功率控制过程中进行合作，避免出现不必要的功率竞争，从而达到系统中的纳什均衡状态。在纳什均衡状态下，每个读写器的功率调整是最优的，考虑到其他读写器的固定功率调整策略，这样可以确保系统的稳定性和效率。因此，公式的条件在动态功率控制中有助于实现一个合作性的功率调整策略，使得系统达到纳什均衡状态，最大化系统整体的通信性能。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：获取目标区域所有读写器的位置数据，基于位置数据，将每个读写器映射为一个三维空间的节点，连接三维空间中的节点，以建立目标区域的读写器阵列网络；
步骤2：实时获取每个读写器的运行数据，计算每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量；同时，计算不同读写器之间的信道增益；
步骤3：为每个读写器设置服务质量参数；
步骤4：基于计算出的每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量，计算每个读写器的在读写器阵列网络中的权重，再基于计算出的权重，按照权重值从高到底的顺序，设置读写器阵列网络控制顺序；
步骤5：设置模糊控制器，按照读写器阵列网络控制顺序，依次计算每个读写器在每个时隙的功率调整因子；再基于功率调整因子，计算每个读写器的功率调整值；
步骤6：基于计算出的功率调整值，更新每个读写器的功率，包括：在更新过程中，基于其他读写器的功率变化，设置协调因子，更新自身的功率；在完成功率的更新后，进行功率修正，以使得功率在设定的阈值范围内；
步骤7：读写器阵列网络中的读写器基于预设的博弈模型进行读写器间的功率博弈，以最大化自己的信噪比，完成动态功率控制。
2.如权利要求1所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，实时获取的每个读写器的运行数据包括：每个读写器在每个时隙的功率和目标区域内的噪声功率。
3.如权利要求2所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，每个读写器在每个时隙的接收功率使用如下公式计算得到：其中，/>为读写器/>在时隙/>的接收功率；/>为读写器/>在时隙/>的功率；/>为读写器/>和/>之间在时隙/>的信道增益；/>为目标区域内的噪声功率；/>为读写器的数量。
4.如权利要求3所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，所述读写器和/>之间在时隙/>的信道增益/>使用如下公式计算得到：其中，/>为设置的参考距离；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的服从均值为1的Rayleigh分布的随机变量；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的距离；/>为设置的路径损耗因子；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的信道振幅；/>为读写器/>和读写器/>之间在时隙/>的相位。
5.如权利要求4所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，每个读写器在每个时隙的信噪比使用如下公式计算得到：其中，/>为读写器/>在时隙/>的信噪比，表征了读写器/>在时隙/>的功率和总的干扰和噪声的比值；/>为读写器/>在时隙/>的功率；示读写器/>和自身之间在特定时隙/>的信道增益。
6.如权利要求5所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，每个读写器在每个时隙的信道容量使用如下公式计算得到：其中/>为带宽，/>为读写器/>在时隙/>的信道容量。
7.如权利要求6所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，模糊控制器使用如下公式计算每个读写器在每个时隙的功率调整因子：其中/>是期望的信道容量；/>为模糊逻辑函数；/>表示读写器/>在时隙/>的信噪比；/>为期望信噪比；使用如下公式，基于功率调整因子计算功率的调整值/>；/> 为当前功率；使用如下公式，基于其他读写器的功率变化，设置协调因子/>，更新自身的功率：其中，/>为计算得到的读写器/>功率更新值，根据/>读写器/>更新自身的功率。
8.如权利要求7所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，协调因子通过模糊逻辑使用如下公式计算得出：/>使用如下公式对更新后的功率进行修正：其中，/>和/>是设定的阈值范围的最大和最小值。
9.如权利要求8所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，基于计算出的每个读写器在每个时隙的接收功率、信噪比和信道容量，计算每个读写器的在读写器阵列网络中的权重的方法包括：其中，为权重。
10.如权利要求9所述的基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法，其特征在于，步骤7中的博弈模型使用如下公式进行表示：其中，/>表示对所有的读写器/>，此条件都必须成立；/>表示不存在一个功率/>，对于任何读写器/>，/>不等于/>，使得下面的条件成立；表示如果读写器/>在下一个时隙改变了自身的传输功率，其自身的信噪比不会比其在当前时隙/>的信噪比更高，在这个时隙中，读写器/>和其他读写器都没有改变其自身的功率，即，如果读写器/>单独改变自身的传输功率，其信噪比不会升高。
CN202311178635.6A 2023-09-13 2023-09-13 基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法 Active CN116916429B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311178635.6A CN116916429B (zh) 2023-09-13 2023-09-13 基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202311178635.6A CN116916429B (zh) 2023-09-13 2023-09-13 基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116916429A CN116916429A (zh) 2023-10-20
CN116916429B true CN116916429B (zh) 2023-12-19

Family

ID=88358832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202311178635.6A Active CN116916429B (zh) 2023-09-13 2023-09-13 基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116916429B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117608389A (zh) * 2023-12-13 2024-02-27 摩尔线程智能科技(北京)有限责任公司 Gpu的功耗控制方法、装置及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009253839A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Yagi Antenna Co Ltd Ｒｆｉｄリーダライタ
CN102483797A (zh) * 2009-09-30 2012-05-30 联邦印刷有限公司 无线射频识别阅读器、无线射频识别系统、调节无线射频识别阅读器发送功率的方法以及计算机程序产品
CN103246924A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 中山大学 基于遗传算法的无线射频识别系统
CN104834948A (zh) * 2014-02-07 2015-08-12 西门子公司 用于选择rfid数据载体的方法和rfid读写器
CN111507117A (zh) * 2020-03-08 2020-08-07 重庆电子工程职业学院 一种用于港口运输车自动导引系统的发射功率控制方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014036001A1 (en) * 2012-08-27 2014-03-06 University Of Houston System System and method for securing backscatter wireless communication
US9615335B2 (en) * 2015-09-02 2017-04-04 Motorola Mobility Llc RFID contextual location determination and sensing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009253839A (ja) * 2008-04-09 2009-10-29 Yagi Antenna Co Ltd Ｒｆｉｄリーダライタ
CN102483797A (zh) * 2009-09-30 2012-05-30 联邦印刷有限公司 无线射频识别阅读器、无线射频识别系统、调节无线射频识别阅读器发送功率的方法以及计算机程序产品
CN103246924A (zh) * 2013-04-25 2013-08-14 中山大学 基于遗传算法的无线射频识别系统
CN104834948A (zh) * 2014-02-07 2015-08-12 西门子公司 用于选择rfid数据载体的方法和rfid读写器
CN111507117A (zh) * 2020-03-08 2020-08-07 重庆电子工程职业学院 一种用于港口运输车自动导引系统的发射功率控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
超高频RFID读写器组网与协调技术研究;王永华;杨健;余松森;詹宜巨;;电信科学(12);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116916429A (zh) 2023-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Aykin et al. MAMBA: A multi-armed bandit framework for beam tracking in millimeter-wave systems
CN116916429B (zh) 基于模糊逻辑的读写器动态功率控制方法
CN109962728B (zh) 一种基于深度增强学习的多节点联合功率控制方法
WO2023040231A1 (zh) 面向非对称毫米波大规模mimo的多用户上下行波束对准方法
Jameel et al. Towards intelligent IoT networks: Reinforcement learning for reliable backscatter communications
CN105379412A (zh) 一种控制多个无线接入节点的系统和方法
CN109714786B (zh) 基于Q-learning的毫微微小区功率控制方法
CN104079335B (zh) 一种多小区ofdma网络下鲁棒性的三维波束赋形方法
Alwarafy et al. DeepRAT: A DRL-based framework for multi-RAT assignment and power allocation in HetNets
CN111277308A (zh) 基于机器学习的波宽控制方法
CN116684952B (zh) 双模通信系统的通信功率调整方法、装置、设备及介质
CN111970718B (zh) 能量收集不可信中继网络中基于深度学习的功率分配方法
Çakır et al. Dtwn: Q-learning-based transmit power control for digital twin wifi networks
Adeogun et al. Distributed channel allocation for mobile 6G subnetworks via multi-agent deep Q-learning
CN114285504B (zh) 一种大规模无线供能反向散射通信网络传输性能研究方法
KR101073294B1 (ko) 무선 인지 시스템을 위한 유전자 알고리즘 기반의 동적 주파수 선택 시스템 및 방법
CN108601034B (zh) 一种基于随机梯度下降法的网络工作参数优化方法
CN115987358A (zh) 有源ris中的一种基于部分信道状态信息的波束赋形方法
CN113595609B (zh) 一种基于强化学习的蜂窝移动通信系统协作式信号发送方法
CN113395757B (zh) 基于改进回报函数的深度强化学习认知网络功率控制方法
Tripathi et al. Optimal active elements selection in RIS-assisted edge networks for improved QoS
Khorov et al. Cloud-based Management of Energy-Efficient Dense IEEE 802.11 ax Networks
CN114362773B (zh) 一种面向光学射频对消的实时自适应追踪决策方法
CN105634656A (zh) 一种确定终端调制编码方式 mcs 的方法、终端和基站
US20230044921A1 (en) Selection method for optimising communications by ambient backscattering, and associated system

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant