SWIPT辅助的下行资源分配方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种SWIPT辅助的下行资源分配方法及装置。其中，该方法包括：获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值；基于所述当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为所述容忍型机器用户设备选择资源分配策略；基于所选的资源分配策略，为所述容忍型机器用户设备分配下行资源；其中，所述容忍型机器用户设备需要完成周期性生成的载荷的传输任务的机器用户设备。本申请解决了具有能量受限特性的机器用户设备在建立通信链路时会产生过高能量消耗以及各种物联网设备资源分配不均，尤其是对QoS需求比较低的机器用户设备获得较差的资源分配从而性能表现不佳的技术问题。佳的技术问题。佳的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
SWIPT辅助的下行资源分配方法及装置


[0001]本申请涉及通信领域，具体而言，涉及一种SWIPT辅助的下行资源分配方法及装置。

技术介绍

[0002]物联网技术的快速发展衍生了互联产业、智能交通系统和智能城市等数据驱动领域，在这些领域的驱使下人类社会逐步变得数字化。
[0003]机器与机器通信(M2M)由于其无需直接人工干预和近乎及时的无线连接是促成数字化发展的主要因素。随着入网机器设备数量的指数级增长，M2M通信将在家庭、娱乐、医疗和工作等场景中为公民服务提供新的可能性，并预计成为实现万物智联美好愿景的关键驱动因素。
[0004]不同于传统的人与人通信(H2H)，M2M通信业务在网络能效、数据传输量以及一些任务关键型业务中的高可靠性传输等方面具备其独有的特征。虽然物联网技术中有开发低功率广域网络专门用于M2M通信，其可以为M2M设备提供极低功耗的长距离传输，但该网络只能够提供很低的传输速率，难以满足大多关键型M2M业务的QoS需求。因此，蜂窝网络由于其更大的带宽和更强的网络拓展性可以满足各类业务接入以及提供高数据传输速率，而被认为是部署M2M通信的关键因素。同时，蜂窝网络本身对于许多M2M通信应用来说过于耗能且成本高昂。
[0005]为了削弱蜂窝网络对M2M通信造成的负面影响，无线携能通信(SWIPT)是一种充满应用前景的技术，可以在H2H/M2M共存蜂窝网络中大幅提升M2M设备的能效。虽然传统的能量收集技术可以使移动设备或基站从诸如风或太阳光等自然环境中汲取能量，但此类技术的效率受到地理位置和天气条件的严重约束。SWIPT作为一种基于射频的能量收集技术，其使得应用设备可以获得相对可控和稳定的能量。通常，该技术可以将干扰信号转化为电能，即强干扰环境在降低系统吞吐量的同时也会带来更多的能量收集量。此外，SWIPT辅助的H2H/M2M共存蜂窝网络在满足用户多样的服务质量(QoS)需求方面还面临许多挑战，例如层内和层间干扰控制、频谱子带选择、系统信息传输速率与能量收集量之间的权衡等。
[0006]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供了一种SWIPT辅助的下行资源分配方法及装置，以至少解决机器用户设备获得较差的资源分配从而性能表现不佳的技术问题。
[0008]根据本申请实施例的一个方面，提供了一种SWIPT辅助的下行资源分配方法，包括：获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值；基于所述当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为所述容忍型机器用户设备选择资源分配策略；基于所选的资源分配策略，为所述容忍型机器用户设备分配下行资源；其中，所述容忍型机器用户设备需要完成周期性生成的载荷的传输
任务的机器用户设备。
[0009]根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种SWIPT辅助的下行资源分配装置，包括：获取模块，被配置为获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值；选择模块，被配置为基于所述当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为所述容忍型机器用户设备选择资源分配策略；分配模块，基于所选的资源分配策略，为所述容忍型机器用户设备分配下行资源；其中，需要完成周期性生成的载荷的传输任务的机器用户设备。
[0010]在本申请实施例中，基于当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为容忍型机器用户设备选择资源分配策略，解决了机器用户设备获得较差的资源分配从而性能表现不佳的技术问题。
附图说明
[0011]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0012]图1是根据本申请实施例的一种SWIPT辅助的下行资源分配方法的流程图；
[0013]图2是根据本申请实施例的构建下行资源分配模型的方法的流程图；
[0014]图3是根据本申请实施例的另一种SWIPT辅助的下行资源分配方法的流程图；
[0015]图4是根据本申请实施例的又一种SWIPT辅助的下行资源分配方法的流程图；
[0016]图5是根据本申请实施例的一种SWIPT辅助的下行资源分配装置的结构示意图；
[0017]图6是根据本申请实施例的一种SWIPT辅助的下行资源分配系统的结构示意图；
[0018]图7是根据本申请实施例的M2M设备数量变化与M2M设备总能效比较示意图；
[0019]图8是根据本申请实施例的容忍型M2M设备数量变化与H2H用户QoS需求满足率比较示意图；
[0020]图9是根据本申请实施例的容忍型M2M设备数量变化与关键型M2M链路中断概率比较示意图；
[0021]图10是根据本申请实施例的容忍型M2M设备数量变化与载荷传输完成率比较示意图
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0023]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于
清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0024]实施例1
[0025]根据本申请实施例，提供了一种SWIPT辅助的下行资源分配方法，如图1所示，该方法包括：
[0026]步骤S102，获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值。
[0027]在获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值之前，需要基于机器用户设备的业务类型，将机器用户设备划分为容忍型机器用户设备和关键型机器用户设备；其中，关键型机器用户设备是传输可靠性要求高于预设要求阈值的机器用户设备，容忍型机器用户设备是需要完成周期性生成的载荷的传输任务的机器用户设备。
[0028]本实施例除了考虑现有的常规H2H(Human
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Huma，人对人)用户设备(也称为人类用户设备，或H2H用户)，将机器用户设备(Machine
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Type Com本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SWIPT辅助的下行资源分配方法，其特征在于，包括：获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值；基于所述当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为所述容忍型机器用户设备选择资源分配策略；基于所选的资源分配策略，为所述容忍型机器用户设备分配下行资源；其中，所述容忍型机器用户设备是需要完成周期性生成的载荷的传输任务的机器用户设备。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值之前，所述方法还包括：基于机器用户设备的业务类型，将所述机器用户设备划分为容忍型机器用户设备和关键型机器用户设备；其中，所述关键型机器用户设备是传输可靠性要求高于预设要求阈值的机器用户设备。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于以下方法构建所述资源分配模型：构建状态函数，其中，所述状态函数为状态观测值的集合；构建动作函数，其中，所述动作函数为下行链路频谱资源、发射功率等级和功率分流比的集合；基于资源分配优化目标与QoS约束条件的平衡来构建奖励函数；基于所述状态函数、所述动作函数和所述奖励函数，构建所述资源分配模型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，构建状态函数包括：基于所述通信链路在每个频谱子带上的信道增益信息、所述通信链路在每个所述频谱子带上受到的干扰功率大小、所述通信链路的载荷剩余和传输时间剩余、当前迭代次数、以及表示所述通信链路的当前的环境探索率的贪婪因子，来构建所述状态函数。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，构建奖励函数包括：基于所述容忍型机器用户设备的载荷剩余量和传输时间剩余，确定所述容忍型机器用户设备所提供的奖励函数惩罚项；基于所述关键型机器用户设备的中断概率，确定所述关键型机器用户设备所提供的奖励函数惩罚项；基于人类用户设备的信干噪比，确定所述人类用户设备的奖励函数惩罚项；基于所有机器用户设备的通信链路的总能效值、所述容忍型机器用户设备所提供的奖励函数惩罚项、所述关键型机器用户设备所提供的奖励函数惩罚项、和所述人类用户设...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈硕，卫醒，李学华，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：