[發明專利]一種M2M通信網絡關聯及功率分配算法有效

申請號：	201710757500.3	申請日：	2017-08-29
公開（公告）號：	CN107484111B	公開（公告）日：	2021-05-11
發明（設計）人：	柴蓉;馬張楓;陳前斌	申請（專利權）人：	重慶郵電大學
主分類號：	H04W4/70	分類號：	H04W4/70;H04W52/22;H04W52/24;H04W52/26
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地址：	400065 ***	國省代碼：	重慶;50
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種 m2m 通信網絡關聯功率分配算法
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【說明書】：

本發明涉及一種M2M通信網絡關聯及功率分配算法，屬于異構網絡資源分配技術領域。該方法包括以下步驟：步驟1)建模M2M網絡能耗；步驟2)建模M2M設備資源塊接入概率；步驟3)建模M2M設備傳輸速率；步驟4)建模M2M設備網絡關聯及功率分配限制條件；步驟5)基于網絡能耗最小化確定M2M設備網絡關聯及功率分配策略。本發明所述方法通過優化設計網絡關聯及發送功率策略，可實現網絡能耗最小化。

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，特別涉及異構網絡資源分配技術領域，具體為一種M2M通信網絡關聯及功率分配算法。

背景技術

機器間(Machine-to-Machine,M2M)通信是指設備在沒有人為干預情況下，實現機器對機器之間的通信過程。M2M通信方式應用范圍機器廣泛，已經被大量應用于智能電網、智能設備、遠程監控、智能醫療，智能交通等領域。通常M2M設備體積較小，對電池的大小與電量均有一定的限制。其次，M2M設備數量多，范圍廣，通常部署在某些情況相對惡劣的場景中，因此，電池難以更換。因此，如何盡可能減小M2M設備的能耗，是M2M通信系統的重要課題。

目前已有研究考慮通過M2M通信能耗優化問題。文獻Park I,Kim D,Har D.MACAchieving Low Latency and Energy Efficiency in Hierarchical M2M Networks WithClustered Nodes[J].IEEE Sensors Journal,2015,15(3):1657-1661，針對M2M通信系統，提出了一種分層介質訪問控制(MAC)協議，以實現節點平均延遲及能耗降低。文獻Arouk O,Ksentini A,Taleb T.Group.Paging-Based Energy Saving for Massive MTC Accessesin LTE and Beyond Networks[J].IEEE Journal on Selected Areas inCommunications,2016,34(5):1086-1102中針對M2M通信系統大量用戶接入問題，提出了一種流量分散的方法，通過對M2M設備分組，各組設備在不同時間接入信道，可實現信道高接入率，降低信道的接入時延與功耗。

現有研究主要通過MAC協議及隨機接入機制設計實現M2M設備能耗降低，未能綜合考慮用戶隨機接入、網絡關聯及功率分配策略對設備能耗的影響問題，難以實現網絡性能優化。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種M2M通信系統網絡關聯及功率分配算法，在該方法中，若M2M設備位于多個網絡融合覆蓋區域，可選擇與合適的網絡建立關聯；建模設備聯合能耗為優化目標，實現設備選擇網絡、設備發送功率的聯合優化分配。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種M2M通信網絡關聯及功率分配算法，包括以下步驟，

步驟1)建模M2M網絡能耗；

步驟2)建模M2M設備資源塊接入概率；

步驟3)建模M2M設備傳輸速率；

步驟4)建模M2M設備網絡關聯及功率分配限制條件；

步驟5)基于網絡能耗最小化確定M2M設備網絡關聯及功率分配策略。

進一步，在步驟1)中，所述M2M網絡能耗為所有接入網絡的M2M設備的能耗和滿足如下關系，

其中，w為所有接入網絡的M2M設備的能耗和，w_i，j為第i個M2M設備與第j個網絡關聯時對應的能耗，M為網絡中的M2M設備總數，N為網絡中的M2M網絡總數，且1≤i≤M，1≤j≤M，x_i，j為M2M設備與網絡的關聯標識，當第i個設備與第j個網絡關聯時x_i，j＝1，否則x_i，j＝0；