本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無(wú)線eh協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的功率控制和中繼選擇。

背景技術(shù)：

從可再生能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能、熱能和射頻能中獲得能量的能量收集(energyharvesting,eh)技術(shù)可以驅(qū)動(dòng)通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，為實(shí)現(xiàn)綠色通信展現(xiàn)了光明的前景。傳統(tǒng)協(xié)作網(wǎng)絡(luò)的中繼選擇研究已經(jīng)取得了很多成果，主要考慮的因素有信道條件、節(jié)點(diǎn)負(fù)荷、節(jié)點(diǎn)功率等因素。然而，在無(wú)線eh協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點(diǎn)不再依賴傳統(tǒng)電網(wǎng)提供電能而需要依靠自身收集能量時(shí)，中繼選擇問(wèn)題的解決需要考慮更多的因素，例如這些節(jié)點(diǎn)的能量收集情況以及如何使用所收集的能量等，從而使中繼選擇呈現(xiàn)新的特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于無(wú)線eh協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中的中繼選擇方法成果尚不多見(jiàn)，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于eh環(huán)境的中繼選擇方法。

方案一：當(dāng)源節(jié)點(diǎn)和任意中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率之和不受限情況下，主要包括如下步驟：(1)根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)收集的能量以及一個(gè)時(shí)隙中信號(hào)發(fā)送持續(xù)的時(shí)間，計(jì)算得到中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率。(2)基于最大信道容量準(zhǔn)則，根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算得到源節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率。(3)分別計(jì)算相應(yīng)的信道容量。(4)選取最大信道容量對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

方案二：當(dāng)源節(jié)點(diǎn)和任意中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率之和受限情況下，主要包括如下步驟：(1)根據(jù)中繼節(jié)點(diǎn)收集的能量以及一個(gè)時(shí)隙中信號(hào)發(fā)送持續(xù)的時(shí)間，計(jì)算得到中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率pi。(2)基于最大信道容量準(zhǔn)則，根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算得到源節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率ps,i。(3)用ptotal表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率之和的總功率限制，對(duì)于i＝1、2、…、n，當(dāng)ps,i+pi≤ptotal時(shí)，根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算相應(yīng)的信道容量。當(dāng)ps,i+pi＞ptotal時(shí)，根據(jù)相應(yīng)公式再計(jì)算相應(yīng)的信道容量。(4)選取最大信道容量對(duì)應(yīng)的中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明分別考慮了源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率之和受限和不受限的兩種情況，以及中繼鏈路信道容量最大時(shí)源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的功率控制，充分利用了中繼節(jié)點(diǎn)收集的能量，同時(shí)不浪費(fèi)源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率，將能量收集下的功率控制和中繼選擇有效結(jié)合，在優(yōu)選中繼節(jié)點(diǎn)的過(guò)程中同時(shí)考慮信道容量的最大化和能量利用的最優(yōu)化。

具體實(shí)施方式

在包括源節(jié)點(diǎn)、n個(gè)具有eh能力的中繼節(jié)點(diǎn)以及目的節(jié)點(diǎn)的無(wú)線eh通信網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)所有通信鏈路相互獨(dú)立，源節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳統(tǒng)電網(wǎng)供電，中繼節(jié)點(diǎn)通過(guò)eh技術(shù)供電，目的節(jié)點(diǎn)為電池供電，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)可以具備eh能力，也可以不具備eh能力。用hs,i和hi,d分別表示源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)i鏈路和中繼節(jié)點(diǎn)i到目的節(jié)點(diǎn)鏈路的信道系數(shù)，i＝1、2、…、n；hs,d表示源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)直接鏈路的信道系數(shù)。

一次協(xié)作過(guò)程包括兩個(gè)時(shí)隙，在第一個(gè)時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)發(fā)射數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)，在第二個(gè)時(shí)隙，通過(guò)中繼選擇方法選出的中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，目的節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)，源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間存在有效的直接鏈路時(shí)目的節(jié)點(diǎn)還需要對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行合并處理。此外，假設(shè)源節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)鏈路的信道條件總是優(yōu)于源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)直接鏈路的信道條件，一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送的符號(hào)數(shù)為m個(gè)，一個(gè)符號(hào)持續(xù)的時(shí)間為ts，則一個(gè)時(shí)隙中信號(hào)發(fā)送持續(xù)的時(shí)間為tp＝m·ts，中繼選擇時(shí)刻第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)擁有的能量為ei。

方案一：源節(jié)點(diǎn)和任意中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率之和不受限情況下的中繼選擇方法，主要包括了如下步驟：

步驟1：根據(jù)中繼選擇時(shí)刻第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)擁有的能量ei以及一個(gè)時(shí)隙中信號(hào)發(fā)送持續(xù)的時(shí)間tp，計(jì)算得到中繼節(jié)點(diǎn)i的發(fā)射功率pi＝ei/tp；定義各個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)射功率為pmax，取pi^o＝min(pmax，pi)，其中min(a，b)表示a和b中選擇較小的值。

步驟2：基于最大信道容量準(zhǔn)則，計(jì)算得到當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)i的發(fā)射功率為pi時(shí)的源節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率ps,i＝pi^o·|hi,d|²/(|hs,i|²-|hs,d|²)。定義源節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)射功率為ps,max,

步驟3：對(duì)于i＝1、2、…、n，分別計(jì)算得到相應(yīng)的信道容量

步驟4：選取中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，其中表示獲取當(dāng)i分別為1、2、…、n時(shí)ci中的最大值對(duì)應(yīng)的i的運(yùn)算。

方案二：源節(jié)點(diǎn)和任意中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率之和受限情況下的中繼選擇方法，主要包括了如下步驟：

步驟1：根據(jù)中繼選擇時(shí)刻第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)擁有的能量ei以及一個(gè)時(shí)隙中信號(hào)發(fā)送持續(xù)的時(shí)間tp，計(jì)算得到中繼節(jié)點(diǎn)i的發(fā)射功率pi＝ei/tp。

步驟2：基于最大信道容量準(zhǔn)則，計(jì)算得到當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)i的發(fā)射功率為pi時(shí)的源節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率ps,i＝pi·|hi,d|²/(|hs,i|²-|hs,d|²)。

步驟3：用ptotal表示源節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率之和的總功率限制，對(duì)于i＝1、2、…、n，定義源節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)射功率為ps,max，中繼節(jié)點(diǎn)的最大發(fā)射功率為pmax。當(dāng)ps,i+pi≤ptotal時(shí)，計(jì)算得到相應(yīng)的信道容量當(dāng)ps,i+pi＞ptotal時(shí)，需要更新pi為pi′，以及更新ps,i為p′s,i，計(jì)算得到相應(yīng)的信道容量：

步驟4：選取中繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，其中表示獲取當(dāng)i分別為1、2、…、n時(shí)ci中的最大值對(duì)應(yīng)的i的運(yùn)算。