本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及無線EH網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)臺(tái)關(guān)聯(lián)基站的方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)臺(tái)關(guān)聯(lián)基站(User Association)的研究已經(jīng)取得了很多成果，研究主要考慮的因素有信道條件、網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷、功率等因素，由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都采用現(xiàn)有的電網(wǎng)供電，因此不需要考慮供電能量的問題。隨著人們對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)能量消耗的日益關(guān)注以及地球溫度的升高，促使人們研發(fā)能量效率更高的通信技術(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(energy harvesting,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。

然而，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點(diǎn)不再依賴傳統(tǒng)電網(wǎng)提供電能而是依靠自身收集能量時(shí)，移動(dòng)臺(tái)關(guān)聯(lián)基站的研究還需要考慮這部分節(jié)點(diǎn)的能量收集情況，有關(guān)的可應(yīng)用于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的成果尚不多見，研究中的一些假設(shè)情況過于理想，例如單位區(qū)域的業(yè)務(wù)到達(dá)率、具體位置的業(yè)務(wù)負(fù)荷密度、業(yè)務(wù)負(fù)荷的理論分布等，因此存在較大的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過在包括基站、中繼節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)臺(tái)的無線EH網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行場(chǎng)景分析，劃分了直接鏈路通信、直接和協(xié)作鏈路通信、協(xié)作鏈路通信三種場(chǎng)景，分別提出了相應(yīng)的移動(dòng)臺(tái)關(guān)聯(lián)基站的方法。(一)直接鏈路通信場(chǎng)景：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)m接收到L_d(L_d≥1)個(gè)來自不同基站的信號(hào)強(qiáng)度大于或等于直接通信門限φ_d的導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)，選擇其中最強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的基站關(guān)聯(lián)。(二)直接和協(xié)作鏈路通信場(chǎng)景：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)m接收到L_c(L_c≥1)個(gè)來自不同基站的信號(hào)強(qiáng)度大于或等于協(xié)作通信門限φ_c且小于直接通信門限φ_d的導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)，對(duì)移動(dòng)臺(tái)m接收到的信號(hào)強(qiáng)度大于或等于φ_c且小于φ_d的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的基站i(1≤i≤L_c)，執(zhí)行相應(yīng)步驟。(三)協(xié)作鏈路通信場(chǎng)景：當(dāng)移動(dòng)臺(tái)m接收到L_n(L_n≥1)個(gè)來自不同基站的信號(hào)強(qiáng)度小于φ_c的導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)，對(duì)移動(dòng)臺(tái)m接收到的信號(hào)強(qiáng)度小于φ_c的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的基站q(1≤q≤L_n)，執(zhí)行相應(yīng)步驟。本發(fā)明在解決基站關(guān)聯(lián)問題時(shí)同時(shí)考慮直接鏈路和間接鏈路的信道狀況以及中繼節(jié)點(diǎn)的能量收集情況，定義了新的測(cè)量量，提出了切實(shí)可行的基站關(guān)聯(lián)方法，為解決基站關(guān)聯(lián)問題提供了有益的方案，符合現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)的無線信號(hào)覆蓋特點(diǎn)，具有很好的實(shí)用價(jià)值。本發(fā)明中的基站為傳統(tǒng)電網(wǎng)和EH技術(shù)共同供電的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)收集的能量不足以提供必要的電力時(shí)將由傳統(tǒng)電網(wǎng)供電；中繼節(jié)點(diǎn)為依賴EH技術(shù)供電的節(jié)點(diǎn)；無線EH網(wǎng)絡(luò)指的是包括上述基站和中繼節(jié)點(diǎn)的無線通信網(wǎng)絡(luò)。

具體實(shí)施方式

設(shè)定直接通信門限為φ_d，協(xié)作通信門限為φ_c。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)m接收到來自基站i的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度p_i≥φ_d時(shí)，移動(dòng)臺(tái)m可以與基站i建立良好的直接鏈路通信。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)m接收到來自基站i的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度p_i＜φ_d且p_i≥φ_c時(shí)，移動(dòng)臺(tái)m與基站i不一定能建立良好的直接鏈路通信，需要在直接鏈路通信與協(xié)作鏈路通信之間做出選擇。當(dāng)移動(dòng)臺(tái)m接收到來自基站i的導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度p_i＜φ_c時(shí)，移動(dòng)臺(tái)m只能與基站i之間通過協(xié)作鏈路通信。min(a,b)表示取a和b中較小者的運(yùn)算。

(一)直接鏈路通信場(chǎng)景

當(dāng)移動(dòng)臺(tái)m接收到L_d(L_d≥1)個(gè)來自不同基站的信號(hào)強(qiáng)度大于或等于直接通信門限φ_d的導(dǎo)頻信號(hào)時(shí)，選擇其中最強(qiáng)的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的基站關(guān)聯(lián)。

(二)直接和協(xié)作鏈路通信場(chǎng)景下，執(zhí)行以下步驟：

(1)與基站i關(guān)聯(lián)的中繼節(jié)點(diǎn)j通過接收到的基站i的導(dǎo)頻信號(hào)測(cè)量計(jì)算基站i到中繼節(jié)點(diǎn)j鏈路的信噪比γ_ij并報(bào)告給移動(dòng)臺(tái)m，移動(dòng)臺(tái)m通過接收到的與基站i關(guān)聯(lián)的中繼節(jié)點(diǎn)j的導(dǎo)頻信號(hào)測(cè)量計(jì)算中繼節(jié)點(diǎn)j到移動(dòng)臺(tái)m鏈路的信噪比γ_jm，當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)j對(duì)應(yīng)的中繼鏈路的等效信噪比min(γ_ij,γ_jm)≥γ_th時(shí)，與基站i關(guān)聯(lián)的中繼節(jié)點(diǎn)j為移動(dòng)臺(tái)m在基站i所屬小區(qū)內(nèi)的候選中繼節(jié)點(diǎn)，加入移動(dòng)臺(tái)m在基站i所屬小區(qū)內(nèi)的候選中繼節(jié)點(diǎn)集合Θ_i,m。其中i、j、m分別表示基站、中繼節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)臺(tái)的序號(hào)，γ_th為等效信噪比門限。

(2)獲得候選中繼節(jié)點(diǎn)集合Θ_i,m中各候選中繼節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的能量數(shù)量和能量收集速率，候選中繼節(jié)點(diǎn)的能量收集速率定義為該候選中繼節(jié)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)收集能量的平均值，可以用候選中繼節(jié)點(diǎn)在時(shí)間T內(nèi)收集的能量總數(shù)除以時(shí)間T得到。當(dāng)存在存儲(chǔ)的能量數(shù)量大于或等于能量門限E_th的候選中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，從中選出存儲(chǔ)的能量數(shù)量最大的候選中繼節(jié)點(diǎn)為移動(dòng)臺(tái)m在基站i所屬小區(qū)內(nèi)的已選中繼節(jié)點(diǎn)N_i,m，當(dāng)不存在存儲(chǔ)的能量數(shù)量大于或等于能量門限E_th的候選中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，選取能量收集速率最大的候選中繼節(jié)點(diǎn)為移動(dòng)臺(tái)m在基站i所屬小區(qū)內(nèi)的已選中繼節(jié)點(diǎn)N_i,m。

(3)將移動(dòng)臺(tái)m接收到的信號(hào)強(qiáng)度大于或等于φ_c且小于φ_d的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的基站i(1≤i≤L_c)所屬小區(qū)的已選中繼節(jié)點(diǎn)N_i,m(1≤i≤L_c)對(duì)應(yīng)的中繼鏈路的等效信噪比值分別與基站i到移動(dòng)臺(tái)m的直接鏈路的信噪比γ_im進(jìn)行比較，當(dāng)時(shí)，選取基站i為移動(dòng)臺(tái)m的候選關(guān)聯(lián)基站，加入移動(dòng)臺(tái)m的候選關(guān)聯(lián)基站集合S_B,m，當(dāng)時(shí)，將移動(dòng)臺(tái)m在基站i所屬小區(qū)的已選中繼節(jié)點(diǎn)N_i,m加入移動(dòng)臺(tái)m的已選中繼節(jié)點(diǎn)集合S_R,m。

(4)若候選關(guān)聯(lián)基站集合S_B,m非空，從中選取候選關(guān)聯(lián)基站到移動(dòng)臺(tái)m的直接鏈路的信噪比中最大的信噪比對(duì)應(yīng)的候選關(guān)聯(lián)基站為移動(dòng)臺(tái)m的關(guān)聯(lián)基站；若候選關(guān)聯(lián)基站集合S_B,m為空而已選中繼節(jié)點(diǎn)集合S_R,m非空，選取S_R,m中各已選中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的中繼鏈路的等效信噪比中最大的等效信噪比對(duì)應(yīng)的已選中繼節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的基站為移動(dòng)臺(tái)m的關(guān)聯(lián)基站。

對(duì)于此場(chǎng)景，本發(fā)明給出另一個(gè)方案，其中的步驟(2)還可以替換為：獲得候選中繼節(jié)點(diǎn)集合Θ_i,m中各候選中繼節(jié)點(diǎn)的能量收集速率和能量消耗速率，候選中繼節(jié)點(diǎn)的能量消耗速率定義為該候選中繼節(jié)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)消耗能量的平均值，可以用該候選中繼節(jié)點(diǎn)在時(shí)間T內(nèi)消耗的能量總數(shù)除以時(shí)間T得到。從能量收集速率大于能量消耗速率的候選中繼節(jié)點(diǎn)中選取能量收集速率最大的候選中繼節(jié)點(diǎn)為移動(dòng)臺(tái)m在基站i所屬小區(qū)內(nèi)的已選中繼節(jié)點(diǎn)N_i,m。

當(dāng)所述的基站i是移動(dòng)臺(tái)m接收到的信號(hào)強(qiáng)度大于或等于協(xié)作通信門限φ_c且小于直接通信門限φ_d的導(dǎo)頻信號(hào)所對(duì)應(yīng)的基站時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行上述步驟。

(三)協(xié)作鏈路通信場(chǎng)景下，執(zhí)行以下步驟：

(1)與基站q關(guān)聯(lián)的中繼節(jié)點(diǎn)h通過接收到的基站q的導(dǎo)頻信號(hào)測(cè)量計(jì)算基站q到中繼節(jié)點(diǎn)h鏈路的信噪比γ_qh并報(bào)告給移動(dòng)臺(tái)m，移動(dòng)臺(tái)m通過接收到的與基站q關(guān)聯(lián)的中繼節(jié)點(diǎn)h的導(dǎo)頻信號(hào)測(cè)量計(jì)算中繼節(jié)點(diǎn)h到移動(dòng)臺(tái)m鏈路的信噪比γ_hm，當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)h對(duì)應(yīng)的中繼鏈路的等效信噪比min(γ_qh,γ_hm)≥γ_th時(shí)，與基站q關(guān)聯(lián)的中繼節(jié)點(diǎn)h為移動(dòng)臺(tái)m在基站q所屬小區(qū)內(nèi)的候選中繼節(jié)點(diǎn)，加入移動(dòng)臺(tái)m在基站q所屬小區(qū)內(nèi)的候選中繼節(jié)點(diǎn)集合Θ_q,m。其中q、h、m分別表示基站、中繼節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)臺(tái)的序號(hào)，γ_th為等效信噪比門限。

(2)獲得候選中繼節(jié)點(diǎn)集合Θ_q,m中各候選中繼節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的能量數(shù)量和能量收集速率。當(dāng)存在存儲(chǔ)的能量數(shù)量大于或等于能量門限E_th的候選中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，從中選出存儲(chǔ)的能量數(shù)量最大的候選中繼節(jié)點(diǎn)為移動(dòng)臺(tái)m在基站q所屬小區(qū)內(nèi)的已選中繼節(jié)點(diǎn)N_q,m，當(dāng)不存在存儲(chǔ)的能量數(shù)量大于或等于能量門限E_th的候選中繼節(jié)點(diǎn)時(shí)，選取能量收集速率最大的候選中繼節(jié)點(diǎn)為移動(dòng)臺(tái)m在基站q所屬小區(qū)內(nèi)的已選中繼節(jié)點(diǎn)N_q,m。

(3)從移動(dòng)臺(tái)m接收到的信號(hào)強(qiáng)度小于φ_c的導(dǎo)頻信號(hào)對(duì)應(yīng)的各基站所屬小區(qū)內(nèi)的已選中繼節(jié)點(diǎn)中，選取各已選中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的中繼鏈路的等效信噪比中最大的等效信噪比對(duì)應(yīng)的已選中繼節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)的基站為移動(dòng)臺(tái)m的關(guān)聯(lián)基站。

對(duì)于此場(chǎng)景，本發(fā)明給出另一個(gè)方案，其中的步驟(2)還可以替換為：獲得候選中繼節(jié)點(diǎn)集合Θ_q,m中各候選中繼節(jié)點(diǎn)的能量收集速率和能量消耗速率，從能量收集速率大于能量消耗速率的候選中繼節(jié)點(diǎn)中選取能量收集速率最大的候選中繼節(jié)點(diǎn)為移動(dòng)臺(tái)m在基站q所屬小區(qū)內(nèi)的已選中繼節(jié)點(diǎn)N_q,m。

當(dāng)所述的基站q是移動(dòng)臺(tái)m接收到的信號(hào)強(qiáng)度小于協(xié)作通信門限φ_c的導(dǎo)頻信號(hào)所對(duì)應(yīng)的基站時(shí)，優(yōu)選執(zhí)行上述步驟。

此外，需要指出的是，以上三個(gè)場(chǎng)景中的移動(dòng)臺(tái)關(guān)聯(lián)基站方法既可以相互融合應(yīng)用，也具有獨(dú)立性，單獨(dú)應(yīng)用于適用場(chǎng)景。