[發(fā)明專利]一種M2M通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配算法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710757500.3
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107484111B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴蓉;馬張楓;陳前斌
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W52/22;H04W52/24;H04W52/26
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種M2M通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配算法，屬于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：步驟1)建模M2M網(wǎng)絡(luò)能耗；步驟2)建模M2M設(shè)備資源塊接入概率；步驟3)建模M2M設(shè)備傳輸速率；步驟4)建模M2M設(shè)備網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配限制條件；步驟5)基于網(wǎng)絡(luò)能耗最小化確定M2M設(shè)備網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配策略。本發(fā)明所述方法通過優(yōu)化設(shè)計網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及發(fā)送功率策略，可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗最小化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種M2M通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配算法。

背景技術(shù)

機(jī)器間(Machine-to-Machine,M2M)通信是指設(shè)備在沒有人為干預(yù)情況下，實現(xiàn)機(jī)器對機(jī)器之間的通信過程。M2M通信方式應(yīng)用范圍機(jī)器廣泛，已經(jīng)被大量應(yīng)用于智能電網(wǎng)、智能設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能醫(yī)療，智能交通等領(lǐng)域。通常M2M設(shè)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(shè)備數(shù)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(shè)備的能耗，是M2M通信系統(tǒng)的重要課題。

目前已有研究考慮通過M2M通信能耗優(yōu)化問題。文獻(xiàn)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(tǒng)，提出了一種分層介質(zhì)訪問控制(MAC)協(xié)議，以實現(xiàn)節(jié)點(diǎn)平均延遲及能耗降低。文獻(xiàn)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(tǒng)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(shè)備分組，各組設(shè)備在不同時間接入信道，可實現(xiàn)信道高接入率，降低信道的接入時延與功耗。

現(xiàn)有研究主要通過MAC協(xié)議及隨機(jī)接入機(jī)制設(shè)計實現(xiàn)M2M設(shè)備能耗降低，未能綜合考慮用戶隨機(jī)接入、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配策略對設(shè)備能耗的影響問題，難以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種M2M通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配算法，在該方法中，若M2M設(shè)備位于多個網(wǎng)絡(luò)融合覆蓋區(qū)域，可選擇與合適的網(wǎng)絡(luò)建立關(guān)聯(lián)；建模設(shè)備聯(lián)合能耗為優(yōu)化目標(biāo)，實現(xiàn)設(shè)備選擇網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備發(fā)送功率的聯(lián)合優(yōu)化分配。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種M2M通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配算法，包括以下步驟，

步驟1)建模M2M網(wǎng)絡(luò)能耗；

步驟2)建模M2M設(shè)備資源塊接入概率；

步驟3)建模M2M設(shè)備傳輸速率；

步驟4)建模M2M設(shè)備網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配限制條件；

步驟5)基于網(wǎng)絡(luò)能耗最小化確定M2M設(shè)備網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)及功率分配策略。

進(jìn)一步，在步驟1)中，所述M2M網(wǎng)絡(luò)能耗為所有接入網(wǎng)絡(luò)的M2M設(shè)備的能耗和滿足如下關(guān)系，

其中，w為所有接入網(wǎng)絡(luò)的M2M設(shè)備的能耗和，w_i，j為第i個M2M設(shè)備與第j個網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時對應(yīng)的能耗，M為網(wǎng)絡(luò)中的M2M設(shè)備總數(shù)，N為網(wǎng)絡(luò)中的M2M網(wǎng)絡(luò)總數(shù)，且1≤i≤M，1≤j≤M，x_i，j為M2M設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)標(biāo)識，當(dāng)?shù)趇個設(shè)備與第j個網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時x_i，j＝1，否則x_i，j＝0；