[發(fā)明專利]一種基于簇型無線供能通信網(wǎng)絡的用戶選擇方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910370712.5
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110087300B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設計）人: 張超;劉小楚
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/28;H02J50/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種基于簇型無線供能通信網(wǎng)絡的用戶選擇方法，其特征在于，簇型無線供能通信網(wǎng)絡包括用戶、接收機或能量信標PB，每個用戶具有射頻能量收集的能力，所有設備配備單個全向天線，采用齊次泊松點過程模型對PB的位置進行建模，表示為Π_PB，把N個用戶放置在以PB為簇中心的圓內，用戶采用HTT模式，先進行能量收集，后采用隨機選擇用戶，最大收集能量或最大收集能量和信息進行信息傳輸，整個時長為1，能量收集階段時長為τ，信息傳輸階段時長為(1-τ)，完成用戶選擇；

能量收集階段具體為：

考慮用戶從PB網(wǎng)絡中收集能量，用戶從同頻的其他環(huán)境射頻源接收能量，其他環(huán)境射頻源的位置服從齊次泊松點過程，表示為Φ_RF；考慮任何一個簇的能量收集過程，選取其中一個典型簇作為參考簇，分析能量收集過程，對于每個簇來說，在能量收集階段，所有用戶收集能量，到了信息發(fā)送階段，從每個簇內選擇出一個用戶發(fā)送信息，則典型簇中的用戶在信息發(fā)送階段的發(fā)送能量表示為：

其中，P_S為選出的用戶收集到的能量；

采用隨機選擇策略的方法，從每個簇中隨機選擇一個用戶發(fā)送信息，發(fā)送能量，此時的先計算的PDF，然后求出發(fā)送能量P₀的概率密度函數(shù)PDF，采用所述最大收集能量，從每個簇中選擇出收集能量最大的用戶發(fā)送信息，此時根據(jù)P_S的概率密度函數(shù)得到P₀的概率密度函數(shù)，采用最大收集能量和信息進行信息傳輸，從每個簇中選擇出收集到的能量與信息傳輸中的衰落的乘積最大的用戶，在信息接收端，使得接收到的信息的功率最大值所對應的用戶作為信息發(fā)送端，要求用戶已知信道邊信息，即用戶到接收機的信道已知，信息傳輸階段完成后，通過中斷概率分析信息傳輸，當接收機簇內有接收機接收到的速率大于固定發(fā)送速率時，信息成功傳輸，否則系統(tǒng)發(fā)生中斷，中斷概率近似為

其中，λ₂為來自同一頻段的信息干擾的位置建模成泊松點過程的密度，p₂為同頻干擾源的發(fā)送功率，_β為信息傳輸階段的路徑損耗系數(shù)，λ₁為網(wǎng)絡中所有工作的用戶構成一個新的泊松點過程的密度，p_x為其他簇中選擇出的用戶的發(fā)送功率，m為信息接收簇內信息接收機的個數(shù)，γ_th為信干噪比門限，Β(p,Q)為貝塔函數(shù)，3Β(p,Q)＝∫x^p-1(1-x)^Q-1dx，為關于P_x的均值，為關于p₀的均值，p₀為參考簇內選擇出的用戶的發(fā)送功率，d為用戶到對應接收機的距離。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，每個簇內只有一個PB，且環(huán)境射頻源不在簇內，簇內有其他PB和有其他環(huán)境射頻源的概率分別為

其中，λ_PB，λ_RF分別表示PB的密度和環(huán)境射頻源的密度，R表示簇半徑；考慮到λ_PB，λ_RF和R都比較小，則簇內有其他的PB的概率和簇內有其他環(huán)境射頻源的概率接近0；

選取典型簇中任意一個用戶作為參考，則第X_i個用戶收到的輸入射頻信號功率為：

其中，X_i為典型簇中第i個用戶的位置；Y為PB的位置；Y₀為典型簇中的PB的位置；W為環(huán)境射頻源的位置；P_PB為PB的發(fā)送功率；P_RF為環(huán)境射頻源的發(fā)送功率；g_Yi為PB到典型簇里第i個用戶的信道，對于不同的i來說，g_Yi是獨立同分布的單位指數(shù)隨機變量，即g_Yi～Exp(1)；g_wi為環(huán)境射頻源到典型簇里第i個用戶的信道，對于不同的i來說，g_wi是獨立同分布的單位指數(shù)隨機變量，即g_wi～Exp(1)；α為能量傳輸階段的路徑損耗系數(shù)；

簇內的所有用戶集中在原點上，第X_i個用戶收到的輸入射頻信號功率變?yōu)椋?/p>

采用線性能量轉換模型分析，第i個用戶從能量轉換機輸出的功率為：

其中，τ為能量收集時間，η為能量轉化效率。