本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無線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)動通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，為實現(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)點負(fù)荷、節(jié)點功率等因素。然而，在無線eh協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點不再依賴傳統(tǒng)電網(wǎng)提供電能而需要依靠自身收集能量時，中繼選擇問題的解決需要考慮更多的因素，例如這些節(jié)點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。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于無線eh協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中的中繼選擇方法成果尚不多見，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)點和任意中繼節(jié)點的發(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)點收集的能量以及一個時隙中信號發(fā)送持續(xù)的時間，計算得到中繼節(jié)點的發(fā)射功率。(2)基于最大信道容量準(zhǔn)則，根據(jù)相應(yīng)公式計算得到源節(jié)點發(fā)射功率。(3)分別計算相應(yīng)的信道容量。(4)選取最大信道容量對應(yīng)的中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

方案二：當(dāng)源節(jié)點和任意中繼節(jié)點的發(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)點收集的能量以及一個時隙中信號發(fā)送持續(xù)的時間，計算得到中繼節(jié)點的發(fā)射功率pi。(2)基于最大信道容量準(zhǔn)則，根據(jù)相應(yīng)公式計算得到源節(jié)點發(fā)射功率ps,i。(3)用ptotal表示源節(jié)點和中繼節(jié)點的發(fā)射功率之和的總功率限制，對于i＝1、2、…、n，當(dāng)ps,i+pi≤ptotal時，根據(jù)相應(yīng)公式計算相應(yīng)的信道容量。當(dāng)ps,i+pi＞ptotal時，根據(jù)相應(yīng)公式再計算相應(yīng)的信道容量。(4)選取最大信道容量對應(yīng)的中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明分別考慮了源節(jié)點和中繼節(jié)點的發(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源節(jié)點和中繼節(jié)點的功率控制，充分利用了中繼節(jié)點收集的能量，同時不浪費源節(jié)點的發(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)點的過程中同時考慮信道容量的最大化和能量利用的最優(yōu)化。

具體實施方式

在包括源節(jié)點、n個具有eh能力的中繼節(jié)點以及目的節(jié)點的無線eh通信網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)所有通信鏈路相互獨立，源節(jié)點通過傳統(tǒng)電網(wǎng)供電，中繼節(jié)點通過eh技術(shù)供電，目的節(jié)點為電池供電，源節(jié)點和目的節(jié)點可以具備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)點到中繼節(jié)點i鏈路和中繼節(jié)點i到目的節(jié)點鏈路的信道系數(shù)，i＝1、2、…、n；hs,d表示源節(jié)點到目的節(jié)點直接鏈路的信道系數(shù)。

一次協(xié)作過程包括兩個時隙，在第一個時隙，源節(jié)點發(fā)射數(shù)據(jù)，中繼節(jié)點和目的節(jié)點接收數(shù)據(jù)，在第二個時隙，通過中繼選擇方法選出的中繼節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，目的節(jié)點接收數(shù)據(jù)，源節(jié)點與目的節(jié)點之間存在有效的直接鏈路時目的節(jié)點還需要對接收數(shù)據(jù)進行合并處理。此外，假設(shè)源節(jié)點到中繼節(jié)點鏈路的信道條件總是優(yōu)于源節(jié)點到目的節(jié)點直接鏈路的信道條件，一個時隙中發(fā)送的符號數(shù)為m個，一個符號持續(xù)的時間為ts，則一個時隙中信號發(fā)送持續(xù)的時間為tp＝m·ts，中繼選擇時刻第i個中繼節(jié)點擁有的能量為ei。

方案一：源節(jié)點和任意中繼節(jié)點的發(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)中繼選擇時刻第i個中繼節(jié)點擁有的能量ei以及一個時隙中信號發(fā)送持續(xù)的時間tp，計算得到中繼節(jié)點i的發(fā)射功率pi＝ei/tp；定義各個中繼節(jié)點的最大發(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，計算得到當(dāng)中繼節(jié)點i的發(fā)射功率為pi時的源節(jié)點發(fā)射功率ps,i＝pi^o·|hi,d|²/(|hs,i|²-|hs,d|²)。定義源節(jié)點的最大發(fā)射功率為ps,max,

步驟3：對于i＝1、2、…、n，分別計算得到相應(yīng)的信道容量

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

方案二：源節(jié)點和任意中繼節(jié)點的發(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)中繼選擇時刻第i個中繼節(jié)點擁有的能量ei以及一個時隙中信號發(fā)送持續(xù)的時間tp，計算得到中繼節(jié)點i的發(fā)射功率pi＝ei/tp。

步驟2：基于最大信道容量準(zhǔn)則，計算得到當(dāng)中繼節(jié)點i的發(fā)射功率為pi時的源節(jié)點發(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)點和中繼節(jié)點的發(fā)射功率之和的總功率限制，對于i＝1、2、…、n，定義源節(jié)點的最大發(fā)射功率為ps,max，中繼節(jié)點的最大發(fā)射功率為pmax。當(dāng)ps,i+pi≤ptotal時，計算得到相應(yīng)的信道容量當(dāng)ps,i+pi＞ptotal時，需要更新pi為pi′，以及更新ps,i為p′s,i，計算得到相應(yīng)的信道容量：

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