[发明专利]一种基于能量收集的D2D通信中继选择方法

说明书

本发明提出一种基于能量收集的D2D通信中继选择方法，包括生成一中继备选集，通知备选中继节点竞选中继，每个备选中继节点收到通知后分别获取其为中继节点时的能量收集功率和双向通信的传输速率，分别生成竞选数据发送给两个端节点；端节点对竞选数据的集合进行投票，分别得到投票票数集合并将其发送给基站，基站进行中继节点选择，选择得到中继节点并建立通信链路。本发明的中继选择方法通过两个端节点共同对备选来选择合适中继，避免中继仅符合某一端节点要求导致整个通信中断，且由于投票票数的集合中包括对能量收集功率和传输速率这些竞选数据的投票，因此在高密度小区中在中继选择成功概率、设备生存时间以及系统吞吐量上具有较好的性能。

技术领域

本发明属于D2D通信领域，涉及一种基于能量收集的D2D通信中继选择方法。

背景技术

随着5G的大规模部署使用，海量设备将接入到蜂窝网络，核心网络压力陡增。3GPP(the third generation parmership project)提出了设备到设备通信(Device-to-Device，D2D)，服务于近距离场景。即终端间建立直接通信链路，数据无需经过核心网络的基础设施节点，能够有效降低核心网流量压力。

但是由于D2D通信仅仅适用于短距离通信，覆盖面积较小，因此，建立D2D直连通信对通信链路质量要求较高。且移动设备往往能量收到限制，极易陷入断电休眠困境。因此，现有的D2D通信的中继选择成功概率、设备生存时间和系统吞吐量有待提高。

此外，考虑到移动设备的计算能力以及中继传输时延等通信质量要求，D2D通信中继选择还应使用复杂度较低算法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于能量收集的D2D通信中继选择方法，以提高D2D通信中继选择的成功概率、设备生存时间以及系统吞吐量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于能量收集的D2D通信中继选择方法，适用于由一个基站和多个移动设备组成的通信网络，每个移动设备均具有无线能量收集装置、蜂窝通信接口和D2D通信接口，且基站为产生通信需求的两台移动设备选择了D2D中继模式，D2D通信以复用模式与蜂窝通信共存，包括：

S1：将选定为D2D中继通信模式的一对移动设备标记为第一端节点和第二端节点，基站检查第一端节点(D₁)和第二端节点(D₂)的邻居节点流表，将共同邻居节点中处于空闲状态的移动设备组成中继备选集，并通知中继备选集中的所有备选中继节点竞选中继；

S2：每个备选中继节点收到通知后分别获取以所述备选中继节点为中继节点时，所述备选中继节点的能量收集功率P_H和整个双向通信的传输速率并分别生成竞选数据发送给第一端节点和第二端节点；

S3：第一端节点和第二端节点分别对所述竞选数据的集合进行投票，分别得到第一端节点和第二端节点对各个备选中继节点R_i的投票票数的集合并将其发送给基站；

S4：基站根据投票票数的集合进行中继节点选择，如果选择得到一中继节点，则通知第一端节点、第二端节点和中继节点建立通信链路；否则，选择失败，通知第一端节点和第二端节点进行蜂窝通信。

在所述步骤S1中，所述中继备选集通过基站检查第一端节点和第二端节点的邻居节点流表生成，且所述中继备选集包括在第一端节点和第二端节点的共同邻居节点中处于空闲状态的移动设备。

在所述步骤S2中，所述竞选数据通过将以备选中继节点为中继节点时，所述备选中继节点的能量收集功率和整个双向通信的传输速率打包而成，所述竞选数据ω_i为：

其中，为以备选中继节点R_i为中继节点时，备选中继节点R_i的能量收集功率，为以备选中继节点R_i为中继节点时，整个双向通信的传输速率。