[發(fā)明專利]基于QoS要求含能量收集節(jié)點的中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611255936.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106714293B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬丕明;崔敏玉;馬艷波
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26;H04W52/34;H04W52/46;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 許德山

基于QoS要求含能量收集節(jié)點的中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中采用中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中包含發(fā)送端、接收端以及中繼節(jié)點，其中發(fā)送端和中繼節(jié)點可以進行能量收集，并且利用收集的能量進行通信。在相對距離較遠的通信中，為增強通信安全可靠性以及減少通信干擾等問題，我們采用中繼技術(shù)。在本發(fā)明研究的中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法中，結(jié)合能量收集和中繼技術(shù)通過聯(lián)合分配系統(tǒng)資源即子載波及其功率，以使該中繼網(wǎng)絡(luò)通信過程中有效容量最大化，從來提高通信性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于QoS要求含能量收集節(jié)點的中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及中繼技術(shù)的不斷應(yīng)用，含能量收集節(jié)點的中繼網(wǎng)絡(luò)的研究越來越引起人們的關(guān)注。帶有能量收集節(jié)點的無線通信系統(tǒng)，可以利用如太陽能電池、振動吸收設(shè)備、微生物燃料電池等從自然界中收集能量，以供無線通信系統(tǒng)工作使用。在此類系統(tǒng)中，可以在進行通信的同時收集能量，并且存儲在電池中以供后面的通信使用。

最近，文獻中多有基于能量收集的數(shù)據(jù)發(fā)送的相關(guān)研究，這些研究都致力于在整個數(shù)據(jù)發(fā)送過程中在能量因果約束和電池容量有限約束情況下，提高整個系統(tǒng)的吞吐量，本發(fā)明研究在中繼通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端和中繼節(jié)點均可以能量收集，并利用收集的能量進行通信，在通信過程中通過聯(lián)合分配資源(子載波和功率)來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有效容量最大化。如“Resource Allocation for Delay-Sensitive Traffic over LTE-Advanced RelayNetworks”[IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS,VOL.14,NO.8,AUGUST2015]中討論了在LTE-A中繼網(wǎng)絡(luò)中在滿足時延QoS要求下，通過聯(lián)合分配子載波和功率來使系統(tǒng)的有效容量最大化。在“Transmission with Energy Harvesting Nodes in FadingWireless Channels：Optimal Policies”[IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS INCOMMUNICATIONS,VOL.29,NO.8,SEPTEMBER 2011]中研究了在無線通信系統(tǒng)中利用能量收集設(shè)備收集來的能量進行數(shù)據(jù)通信以使系統(tǒng)吞吐量最大化。在中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中利用能量收集來進行通信，目前在可查資料中，仍然沒有這方面的研究。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，在考慮基于QoS要求的含能量收集節(jié)點的中繼網(wǎng)絡(luò)的資源分配，以實現(xiàn)中繼網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有效容量最大化，并且保證通信過程所耗能量不超過電池當(dāng)前存儲能量，本發(fā)明提供了一種基于QoS要求含能量收集節(jié)點的中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于QoS要求含能量收集節(jié)點的中繼網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，是由無線通信中的中繼網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的，該系統(tǒng)包括發(fā)送端(TX)、中繼節(jié)點(RN)和接收端(RX)，其中發(fā)送端和中繼節(jié)點均可進行能量收集，系統(tǒng)采用雙跳中繼技術(shù),發(fā)送端到中繼節(jié)點的無線信道表示為鏈路1即link-1，中繼節(jié)點到接收端的無線信道表示為鏈路2即link-2；中繼節(jié)點(RN)通過鏈路1接受到發(fā)送端的數(shù)據(jù)，然后進行解碼轉(zhuǎn)發(fā),通過鏈路2向接收端(RX)發(fā)送數(shù)據(jù)；中繼節(jié)點工作在半雙工模式；設(shè)無線信道服從塊衰落，每個塊的時長為T；該通信網(wǎng)絡(luò)共有N個子載波，每個子載波帶寬為WHz，且第n(n∈{1,2,...N})個子載波只能唯一地分配給鏈路1和鏈路2其中之一；相鄰的兩次能量收集的時間間隔定義為一個“時隙”,考慮整個通信過程有K個時隙，每個時隙時長為T₀，在第k(k∈K＝{1,2,...,N})個時隙初始時刻發(fā)送端和中繼節(jié)點收集的能量分別表示為E₁^(k)和E₂^(k)，其中所有變量右上角的符號(k)均表示該變量是在時隙k所對應(yīng)的變量值，無線信道link1和link2可表示為link-i,i∈{1,2}；