一种公平利用收集能量的中继选择方法技术

本发明专利技术公开了一种公平利用收集能量的中继选择方法，所述方法包括以下步骤：计算中继节点在第一时隙成功解码来自源节点数据的概率，计算中继节点成功解码的条件下被选中转发数据的条件概率，计算中继节点被选中转发数据的概率，求解得到中继节点的发射功率，计算中继节点到目的节点链路的信道容量，选取最大信道容量对应的中继节点传输数据。本发明专利技术利用中继节点的消耗能量比例相等实现系统公平性，考虑了中继节点收集能量情况的差异，兼顾了节点的能量收集能力，有效延长了网络生命时间，在确定中继选择的同时也确定了中继节点的发射功率，能够降低系统的计算量，节约系统的计算资源。

A Relay Selection Method for Fair Utilization of Energy Collection

【技术实现步骤摘要】
一种公平利用收集能量的中继选择方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及无线能量收集协作通信系统的中继选择。
技术介绍
从可再生能源如太阳能、风能、热能和射频能中获得能量的能量收集(energyharvesting,EH)技术可以驱动通信设备和网络，中继选择技术是EH协作通信系统的关键技术，选择方式的优劣会影响系统的生命时间，关系到系统整体性能。已公开的从节点消耗能量相等出发设计的中继选择方法，忽视了不同节点收集能量的能力和效率等因素，存在明显的缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供了一种公平利用收集能量的中继选择方法，所述方法利用中继节点的消耗能量比例相等实现系统公平性，考虑了中继节点收集能量情况的差异，能够兼顾节点的能量收集能力，有效延长网络生命时间，优化EH协作通信网络的性能，克服了现有技术的缺陷；所述方法在确定中继选择的同时也确定了中继节点的发射功率，可以降低系统的计算量，节约系统的计算资源。由源节点S、M个具有EH能力的中继节点和目的节点D构成的EH协作通信系统，协作传输分为两个时隙，第一时隙，源节点S广播数据，中继节点解码数据；第二时隙，被选中的中继节点传输数据到目的节点D。定义：T为时隙长度，中继节点Ri表示第i个中继节点，i＝1,2，...，M；Pi表示中继节点Ri的发射功率，rRiD表示中继节点Ri到目的节点D链路的信噪比；表示源节点S到中继节点Ri链路的平均信噪比；信道的功率增益|hRiD|2服从均值为λRiD的指数分布。所述方法包括以下步骤：(1)计算中继节点Ri在第一时隙成功解码来自源节点数据的概率Qi：(2)计算中继节点Ri成功解码的条件下Ri被选中转发数据的条件概率Wi*：其中：Qj表示第j个中继节点Rj在第一时隙成功解码来自源节点数据的概率；Ξ表示能够成功解码来自源节点数据的中继节点的集合，为Ξ的互补集；表示j分别为集合Ξ中的元素时表达式的连乘；表示j分别为集合Ξ中的元素时表达式Qj的连乘；表示j分别为集合中的元素且不为i时表达式1-Qj的连乘。(3)计算中继节点Ri被选中转发数据的概率Wi：(4)用Ei表示中继选择时刻中继节点Ri的能量，令：即求解得到中继节点Ri的发射功率Pi。(5)计算中继节点Ri到目的节点链路的信道容量选取最大信道容量对应的中继节点传输数据；其中Ni是中继节点Ri的噪声功率。具体实施方式本专利技术在包括源节点S、M个具有EH能力的中继节点和目的节点D的EH协作通信系统中，协作传输分为两个时隙，在第一个时隙，源节点广播数据，中继节点解码数据；在第二个时隙，被选中的中继节点传输数据到目的节点，T为一个时隙的长度。Ri表示第i个中继节点，i＝1,2…，M，Pi是中继节点Ri的发射功率，Ri到目的节点D链路的信噪比为信道的功率增益服从均值为的指数分布。用Wi表示中继节点Ri被选中转发数据的概率，Wi*表示中继节点Ri成功解码的条件下Ri被选中转发数据的条件概率，Qi表示中继节点Ri在第一时隙成功解码来自源节点数据的概率。步骤一：计算步骤二：计算表示源节点到中继节点Rj链路的平均信噪比；Qj表示第j个中继节点Rj在第一时隙成功解码来自源节点数据的概率；Ξ表示能够成功解码来自源节点数据的中继节点的集合，为Ξ的互补集；表示j分别为集合Ξ中的元素时表达式的连乘；表示j分别为集合Ξ中的元素时表达式Qj的连乘；表示j分别为集合中的元素且不为i时表达式1-Qj的连乘。步骤三：Wi＝Wi*Qi，表示出Wi的表达式。步骤四：用Ei表示中继选择时刻中继节点Ri的能量，令即求解得到中继节点Ri的发射功率Pi。步骤五：计算各中继节点到目的节点链路的信道容量Ni是中继节点Ri的噪声功率，选取最大信道容量对应的中继节点传输数据。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种公平利用收集能量的中继选择方法，由源节点S、M个具有EH能力的中继节点和目的节点D构成的EH协作通信系统，协作传输分为两个时隙，第一时隙，源节点S广播数据，中继节点解码数据；第二时隙，被选中的中继节点传输数据到目的节点D；定义：T为时隙长度，中继节点Ri表示第i个中继节点，i＝1,2，...，M；Pi表示中继节点Ri的发射功率，

【技术特征摘要】
1.一种公平利用收集能量的中继选择方法，由源节点S、M个具有EH能力的中继节点和目的节点D构成的EH协作通信系统，协作传输分为两个时隙，第一时隙，源节点S广播数据，中继节点解码数据；第二时隙，被选中的中继节点传输数据到目的节点D；定义：T为时隙长度，中继节点Ri表示第i个中继节点，i＝1,2，...，M；Pi表示中继节点Ri的发射功率，表示中继节点Ri到目的节点D链路的信噪比；表示源节点S到中继节点Ri链路的平均信噪比；信道的功率增益服从均值为的指数分布；其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)计算中继节点Ri在第一时隙成功解码来自源节点数据的概率Qi：(2)计算中继节点Ri成功解码的条...

【专利技术属性】
技术研发人员：王秋影，肖琨，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西,45