基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法及系统，属于无线可充电数据传输技术领域，其中，该方法包括：确定无线传输模式，其中，传输模式包括存储模式、传送模式和休眠模式；当处于传输模式时，则采用节点配对策略以规划移动节点的最优传输方案，并构建最佳信道模型；根据最佳信道模型控制可充电无人移动小车的移动距离。该方法以一个可移动充电小车为中继节,以基于NOMA的传输技术，于远近效应场景和广覆盖多节点接入的场景，特别是上行密集场景，采用功率服用的非正交接入多址方式较传统的正交接入有明显的性能优势，更适合未来的系统部署可保证传感器节点的能量以及传输效率与速度，进而最大化效益以及运行速度。最大化效益以及运行速度。最大化效益以及运行速度。

【技术实现步骤摘要】
基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及无线可充电数据传输
，特别涉及一种基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法及系统。

技术介绍

[0002]在无线传感技术中，非正交多路访问(NOMA)被认为是一种有前途的技术，可以增强未来蜂窝网络的频谱效率，这恰好符合了即将到来的5G时代的爆炸性的数据增长和接入需求，因此吸引了众多研究者的注意。在已有的无线可充电传感网络中，距离接收器的传感器和接收器本身较远的位置，数据量的转发较少，能量消耗也较多可能造成资源过多浪费，影响网络的高效性和连通性，产生诸如能量空洞等问题的产生。
[0003]目前研究的主要问题是以无人移动小车为中继节点向较远的位置传输和收集数据，保证传输的速率以及降低网络消耗，第一类研究提出低功耗传输方法，由于NOMA存在同信道干扰，这就无法让所有用户联合使用NOMA，以一个较低的功耗去进行传输；第二类研究是NOMA的分配功率和在不同情况下NOMA和OMA的性能区别，给用户配对一固定的分配功率以及分配NOMA资源，认知在无线开启时对NOMA性能的影响，但没有考虑到在移动中继节点的情况下，无线开启时对NOMA性能的影响会有哪些情况；第三类研究无线传感器网络WPSN(Z.Ding,P.Fan,and H.V.Poor,“Impact of user pairing on 5G nonorthogonal multiple
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access downlink transmissions,”IEEE Trans.Veh.Technol.,vol.65,no.8,pp.6010
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6023,Aug.2016.)是可自我维持的IoT的有希望的候选者，其中专用的无线电力发射器通过无线为通信设备供电(D.W.K.Ng,E.S.Lo,and R.Schober,“Robust beamforming for secure communication in systems with wireless information and power transfer,”IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.13,no.8,pp.4599
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4615,Aug.2014.)。
[0004]但目前的研究工作还存在以下问题：
[0005](1)充电时间对于移动距离的限制。在无线充电传感器网络中，作为中继节点的无人移动小车，在移动过程中的信号传输的高效性需要得到保障，在指定位置对小车进行充电，以及自身所消耗的能量补充，都会导致充电的时间增加。
[0006](2)传输速率的不稳定。着重于从多个无线传感器节点进行的无人小车辅助数据收集，其中单天线为覆盖区域内的所有传感器节点提供能量以进行数据传输，传感器节点通过这些数据将其信息发送回无人小车，再以NOMA为传输方案中，会影响传输速率的很多不确定行，要更加贴切实际情况去思考。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0008]为此，本专利技术的一个目的在于提出一种基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法，该方法以移动可充电无人移动小车作为中继节点或者接入点，增
强地面无线网络的通讯信号及网络性能，保证网络的高效率运行，以及效益的最大化。
[0009]为此，本专利技术的另一个目的在于提出一种基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化系统。
[0010]本专利技术的又一个目的在于提出一种计算机设备。
[0011]本专利技术的还一个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
[0012]为达到上述目的，本专利技术第一方面实施例提出了基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法，包括：步骤S1，确定无线传输模式，其中，所述传输模式包括存储模式、传送模式和休眠模式；步骤S2，当处于所述传输模式时，则采用节点配对策略以规划移动节点的最优传输方案，并构建最佳信道模型；步骤S3，根据所述最佳信道模型控制可充电无人移动小车的移动距离。
[0013]本专利技术实施例的基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法，通过以一个可移动充电小车作为中继节,以基于NOMA的传输技术，于远近效应场景和广覆盖多节点接入的场景，特别是上行密集场景，采用功率服用的非正交接入多址方式较传统的正交接入有明显的性能优势，更适合未来的系统部署，保证了传感器的性能和传输效率，最大化数据传输性价比。
[0014]另外，根据本专利技术上述实施例的基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法还可以具有以下附加的技术特征：
[0015]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S1具体包括：步骤S101，在无线可充电传感器网络中，将所有传感器节点随机分布且位置固定，每个传感器上装有射频信号接收标签；步骤S102，当可充电无人移动小车移动时，在其射频信号传输半径内的传感器节点处开启所述存储模式，以接收射频能量信号补充能量；步骤S103，接收到射频能量信号后，开启所述传送模式配备无线功率传输电路，利用所有能量发送其信息信号，直至传输完成切换成所述休眠模式。
[0016]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S2具体包括：步骤S201，采用节点配对策略选择当前最佳传感器节点对；步骤S202，求解所述当前最佳传感器节点对的中断概率，并判断所述中断概率是否小于预设阈值，若不小于则迭代执行步骤S201
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S202更新当前最佳传感器节点对，直至小于所述预设值；步骤S203，根据所述中断概率构建所述最佳信道模型。
[0017]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S3具体包括：步骤S301，求解所述最佳信道模型中的总中断概率；步骤S302，根据所述总中断概率分别确定两个传感器节点到可充电无人移动小车中心距离和两个传感器节点的距离向量；步骤S303，根据所述两个传感器节点到可充电无人移动小车中心距离和所述两个传感器节点的距离向量控制可充电无人移动小车的移动距离。
[0018]为达到上述目的，本专利技术第二方面实施例提出了基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化系统，包括：确定模块，用于确定无线传输模式，其中，所述传输模式包括存储模式、传送模式和休眠模式；构建模块，用于当处于所述传输模式时，则采用节点配对策略以规划移动节点的最优传输方案，并构建最佳信道模型；控制模块，用于根据所述最佳信道模型控制可充电无人移动小车的移动距离。
[0019]本专利技术实施例的基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化系
统，通过以一个可移动充电小车作为中继节,以基于NOMA的传输技术，于远近效应场景和广覆盖多节点接入的场景，特别是上行密集场景，采用功率服用的非正交接入多址方式较传统的正交接入有明显的性能优势，更适合未来的系统部署本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，确定无线传输模式，其中，所述传输模式包括存储模式、传送模式和休眠模式；步骤S2，当处于所述传输模式时，则采用节点配对策略以规划移动节点的最优传输方案，并构建最佳信道模型；步骤S3，根据所述最佳信道模型控制可充电无人移动小车的移动距离。2.根据权利要求1所述的基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S101，在无线可充电传感器网络中，将所有传感器节点随机分布且位置固定，每个传感器上装有射频信号接收标签；步骤S102，当可充电无人移动小车移动时，在其射频信号传输半径内的传感器节点处开启所述存储模式，以接收射频能量信号补充能量；步骤S103，接收到射频能量信号后，开启所述传送模式配备无线功率传输电路，利用所有能量发送其信息信号，直至传输完成切换成所述休眠模式。3.根据权利要求1所述的基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括：步骤S201，采用节点配对策略选择当前最佳传感器节点对；步骤S202，求解所述当前最佳传感器节点对的中断概率，并判断所述中断概率是否小于预设阈值，若不小于则迭代执行步骤S201
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S202更新当前最佳传感器节点对，直至小于所述预设值；步骤S203，根据所述中断概率构建所述最佳信道模型。4.根据权利要求1所述的基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：步骤S301，求解所述最佳信道模型中的总中断概率；步骤S302，根据所述总中断概率分别确定两个传感器节点到可充电无人移动小车中心距离和两个传感器节点的距离向量；步骤S303，根据所述两个传感器节点到可充电无人移动小车中心距离和所述两个传感器节点的距离向量控制可充电无人移动小车的移动距离。5.一种基于NOMA中继节点的可充电无人移动小车传感网络传输优化系统，其特征在于，包括：确定模块，用于确定无线传输模式，其中，所述传输模式包括存储模式、传送模式和休眠模式；构建模块，用于当处于所述传输模式时，则采用节点配对策略以规划移动节点的最...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵倩，马明宇，韩轲，关绍云，杜左强，陈铭，段占豪，陈晓杰，吕宏武，冯光升，
申请(专利权)人：哈尔滨商业大学，
类型：发明
国别省市：