一种基于能量收集的中继辅助制造技术

本发明专利技术公开了一种基于能量收集的中继辅助

【技术实现步骤摘要】
一种基于能量收集的中继辅助D2D通信的联合资源分配方法


[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法
。

技术介绍

[0002]基于能量收集的
D2D
通信融合了能量收集与
D2D
通信的技术，使得
D2D
设备直接通信时能补充自身消耗的能量
。
能够有效缓解近年来无线设备不断增加流量压力和能量消耗，具有广阔的研究前景
。
在实际生活中，
D2D
设备往往会因为一些不可控因素而无法直接通信，比如有物体阻挡，距离太远，信道条件太差等
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题设计了一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法
。
[0004]本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：
[0005]一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法，包括：
[0006]S1、
构建通信系统，通信系统包括基站和至少一个移动设备，移动设备包括蜂窝通信设备和
D2D
通信设备，
D2D
通信设备的链路包括源端
DUE
‑
S
和目的端
DUE
‑
D
，利用
D2D
通信设备作为中继；
[0007]S2、
根据物理感知
、
社会感知和能量感知构建三维感知模型；
[0008]S3、
根据通信系统确定中继辅助
D2D
通信的联合优化变量，优化变量包括功率分配和中继选择；
[0009]S4、
利用三维感知模型筛选出候选中继集合，从候选中继集合中选出最佳中继；
[0010]S5、
利用中继参与的两跳通信中吞吐量的权衡，得到功率分配的闭式解
。
[0011]本专利技术的有益效果在于：本方法提出的三维感知中继选择算法，综合考虑的不同因素然后选择中继，中继转发意愿强，辅助链路更稳定，成功率更高更符合实际应用情况
。
附图说明
[0012]图1为本专利技术一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法的流程示意图；
[0013]图2为本专利技术通信系统的模型图；
[0014]图3为本专利技术的时隙分布图；
[0015]图4为本专利技术求解功率分配和中继选择的联合资源分配算法流程图；
[0016]图5为不同的能量转换效率的情况下，本专利技术与其他算法比较的仿真图；
[0017]图6为不同的蜂窝用户数量的情况下，本专利技术与对比算法比较的仿真图；
[0018]图7为不同三维感知阈值情况的情况下，不同权重因子分配的吞吐量比较的仿真图；
[0019]图8为
D2D
源端和目的端距离不同的情况下，不同权重因子分配的吞吐量比较的仿真图
。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述
。
显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例
。
通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计
。
[0021]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例
。
基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0022]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释
。
[0023]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位
、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制
。
[0024]此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性
。
[0025]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通
。
对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义
。
[0026]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细说明
。
[0027]如图1所示，一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法，包括：
[0028]S1、
构建通信系统，通信系统包括基站和至少一个移动设备，移动设备包括蜂窝通信设备和
D2D
通信设备，蜂窝通信设备的集合表示为
C
＝
{1,...,c,...,C}
，
D2D
通信设备的链路包括源端
DUE
‑
S
和目的端
DUE
‑
D
，利用
D2D
通信设备作为中继，中继集合表示为
R
＝
{1,...,r,...,R}
，并且工作在半双工模式下并采用解码转发的方式转发数据；
[0029]D2D
通信设备包括能量收集模块，能量收集模块用于收集环境中的无线射频能量补充设备消耗的能量，能量收集采用收集
‑
存储
‑
使用协议，其中存储时间被忽略，周期时间内分为三个阶段完成两跳通信，能量收集模块为线性模型，则
DUE
‑
T
和中继在时隙
t1收集的能量表示为其中
t1是能量收集的时间；
η
是能量转化效率；
P
b
和
P
i
是基站和周围蜂窝用户的发射功率；
g
i,j
是
i
到
j
的信道增益，根据能量因果关系，设备收集的能量大于它所使用的能量，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法，其特征在于，包括：
S1、
构建通信系统，通信系统包括基站和至少一个移动设备，移动设备包括蜂窝通信设备和
D2D
通信设备，
D2D
通信设备的链路包括源端
DUE
‑
S
和目的端
DUE
‑
D
，利用
D2D
通信设备作为中继；
S2、
根据物理感知
、
社会感知和能量感知构建三维感知模型；
S3、
根据通信系统确定中继辅助
D2D
通信的联合优化问题，联合优化问题的优化变量包括功率分配和中继选择；
S4、
利用三维感知模型筛选出候选中继集合，从候选中继集合中选出最佳中继；
S5、
利用中继参与的两跳通信中吞吐量的权衡，得到功率分配的闭式解
。2.
根据权利要求1所述的一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法，其特征在于，在
S1
中，
D2D
通信设备包括能量收集模块，能量收集模块用于收集环境中的无线射频能量补充设备消耗的能量，周期时间内分为三个阶段完成两跳通信，能量收集模块为线性模型，则发射端
DUE
‑
T
和中继在时隙
t1收集的能量表示为其中
t1是能量收集的时间；
η
是能量转化效率；
P
b
和
P
i
是基站和周围蜂窝用户的发射功率；
g
i,j
是
i
到
j
的信道增益，根据能量因果关系，设备收集的能量大于它所使用的能量，因果关系用数学公式表示为式中
E
cir
是维持能量收集等电路运转消耗的能量，则
E
cir
＝
P
cir
(t1+t),t∈{t2,t3}
；
E
t
是
DUE
‑
T
和中继转发消息时所消耗的能量，表示为
3.
根据权利要求2所述的一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法，其特征在于，三个阶段分别为时隙
t1
是第一阶段，源端
DUE
‑
S
与中继进行能量收集，时隙
t2
是第二阶段源端
DUE
‑
S
发送信息到中继，时隙
t3
是第三阶段中继转发信息到目的端
DUE
‑
D
，两跳通信分别为源端
DUE
‑
S
到中继的第一跳链路和中继到目的端
DUE
‑
D
的第二跳链路，两跳均复用同一个蜂窝用户的上行链路，第一跳链路和第二条链路的吞吐量分别表示为其中表示中继选择因子，是一个取值为0或1的离散变量，当时表示选定
r
为中继，否则不为中继；
P
s
和
P
r
分别是中继辅助的
D2D
链路的源端
DUE
‑
S
和目的端
DUE
‑
D
的发射功率；
σ2是服从高斯分布的噪声功率，中继辅助
D2D
链路的吞吐量可以表示为蜂窝链路的吞吐量为其中
P
n
,n∈{s,R}
是
D2D
通信设备的发射功率；
h
i,j
表示蜂窝链路
i
到
j
的链路信道增益
。4.
根据权利要求1所述的一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信的联合资源分配方法，其特征在于，在
S2
中，三维感知模型表示为
ω
r
＝
α
n
r
'+
β
s
r
'+
χ
e
r
'+pe
r
，其中
α
,
β
,
χ
是权重因子，分别代表物理感知
、
社会感知和能量感知的权重，权重因子代表每个感知因素所占的权
重，满足条件
α
+
β
+
χ
＝1，
pe
r
是惩罚因子，表示为其中
n
th
为物理感知因子的最低阈值，
s
th
为社会感知因子的最低阈值，
e
th
为能量感知因子的最低阈值
。5.
根据权利要求4所述的一种基于能量收集的中继辅助
D2D
通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鲲，王萍，梅海波，杜璇，
申请(专利权)人：成都慧简联信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：