[發(fā)明專利]D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)中功率與時(shí)間聯(lián)合分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710093496.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-21
• 公開（公告）號(hào): CN108462975B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈宇祥;蔣鈴鴿;何晨;丁建峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W24/06
• 分類號(hào): H04W24/06;H04W28/02;H04W28/18
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

本發(fā)明提供了一種D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)中功率與時(shí)間聯(lián)合分配方法，包括步驟1：構(gòu)建D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)；步驟2：基于D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算D2D發(fā)送節(jié)點(diǎn)吸收的能量、D2D接收節(jié)點(diǎn)的信干噪比和D2D用戶的可達(dá)數(shù)據(jù)傳輸速率；步驟3：基于D2D用戶的數(shù)據(jù)傳輸需求，導(dǎo)出D2D用戶發(fā)送功率與信息傳輸時(shí)間耦合方程；步驟4：基于耦合方程及D2D用戶的能量約束和時(shí)間約束，聯(lián)合迭代計(jì)算D2D用戶發(fā)送功率與信息傳輸時(shí)間。本發(fā)明中的方法允許多對(duì)D2D用戶同時(shí)進(jìn)行通信，提升了時(shí)間資源的利用率，并給出了聯(lián)合計(jì)算D2D用戶發(fā)送功率與傳輸時(shí)間的方法，為D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)中基于并發(fā)傳輸模型的資源分配提供了指導(dǎo)方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)中功率與時(shí)間聯(lián)合分配方法。

背景技術(shù)

設(shè)備到設(shè)備(Device-to-Device，D2D)通信使得兩個(gè)近距離用戶之間無需通過基站和核心網(wǎng)絡(luò)而直接建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路，能夠顯著提升頻譜效率、改善網(wǎng)絡(luò)吞吐量，同時(shí)有效緩解傳輸延遲并保證網(wǎng)絡(luò)公平性，因而被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)下一代網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，傳統(tǒng)的D2D網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備由固定電源供給能量，具有有限的生存時(shí)間。為了解決這一瓶頸問題，能量采集(Energy Harvesting)作為一種解決方案被提出。能量采集使得設(shè)備具有從周圍環(huán)境吸取能量的能力，從而能夠延長網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。先前基于能量采集的方法往往利用自然能源例如風(fēng)能或者太陽能，而這些自然能源由于其時(shí)變及間斷性的特點(diǎn)，通常不能提供穩(wěn)定可控的能量。隨著在射頻領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，無線供電通信網(wǎng)絡(luò)(Wireless PoweredCommunication Network)在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界都取得了很大的關(guān)注。作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，無線供電通信網(wǎng)絡(luò)使得用戶能夠從射頻信號(hào)中吸收能量，從而提供可持續(xù)的能量供應(yīng)。無線供電通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括兩個(gè)階段：下行無線能量傳輸階段(Downlink WirelessEnergy Transfer，DL WET)和上行無線數(shù)據(jù)傳輸階段(Uplink Wireless InformationTransmission，UL WIT)。在D2D傳輸場(chǎng)景中，能量基站首先給D2D發(fā)送節(jié)點(diǎn)(D2D_Tx)提供能量。利用吸收到的能量，D2D_Tx再將要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息傳輸給對(duì)應(yīng)的D2D接收節(jié)點(diǎn)(D2D_Rx)。

關(guān)于無線供電通信網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中在優(yōu)化各類網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)，包括系統(tǒng)吞吐量最大化以及總傳輸時(shí)間最小化等。H.Ju and R.Zhang的文獻(xiàn)“Throughput maximizationin wireless powered communication networks,(無線供電通信網(wǎng)絡(luò)中的吞吐量最大化)，”IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.13,no.1,pp.418–428,Jan.2014中提出了一種稱為“吸收再發(fā)送”(“Harvest-Then-Transmit”)的傳輸方案。具體地，多個(gè)用戶利用在下行無線能量傳輸階段吸收的能量，在上行無線數(shù)據(jù)傳輸階段以時(shí)分多址(Time-Division-Multiple-Access)的方式傳輸數(shù)據(jù)信息。利用時(shí)分多址的傳輸模型可以避免引入用戶間互相干擾。然而，這種傳輸模型可能會(huì)導(dǎo)致低效的時(shí)間資源利用。本發(fā)明在D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)中提出一種并發(fā)式的傳輸架構(gòu)，允許多對(duì)D2D用戶同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。并發(fā)式的傳輸會(huì)導(dǎo)致用戶間相互干擾，這增加了對(duì)功率和時(shí)間資源分配問題的求解難度。基于所提出的并發(fā)傳輸模型，在給定D2D用戶數(shù)據(jù)需求的情況下，本發(fā)明提供了發(fā)送功率和傳輸時(shí)間的聯(lián)合計(jì)算方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)中功率與時(shí)間聯(lián)合分配方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)中功率與時(shí)間聯(lián)合分配方法，包括如下步驟：

步驟1：構(gòu)建D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)；

步驟2：基于D2D無線供電通信網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算D2D發(fā)送節(jié)點(diǎn)吸收的能量、D2D接收節(jié)點(diǎn)的信干噪比以及D2D用戶的可達(dá)數(shù)據(jù)傳輸速率；