SWIPT辅助的下行资源分配方法及装置

本申请涉及通信领域，具体而言，涉及一种swipt辅助的下行资源分配方法及装置。

背景技术：

1、物联网技术的快速发展衍生了互联产业、智能交通系统和智能城市等数据驱动领域，在这些领域的驱使下人类社会逐步变得数字化。

2、机器与机器通信(m2m)由于其无需直接人工干预和近乎及时的无线连接是促成数字化发展的主要因素。随着入网机器设备数量的指数级增长，m2m通信将在家庭、娱乐、医疗和工作等场景中为公民服务提供新的可能性，并预计成为实现万物智联美好愿景的关键驱动因素。

3、不同于传统的人与人通信(h2h)，m2m通信业务在网络能效、数据传输量以及一些任务关键型业务中的高可靠性传输等方面具备其独有的特征。虽然物联网技术中有开发低功率广域网络专门用于m2m通信，其可以为m2m设备提供极低功耗的长距离传输，但该网络只能够提供很低的传输速率，难以满足大多关键型m2m业务的qos需求。因此，蜂窝网络由于其更大的带宽和更强的网络拓展性可以满足各类业务接入以及提供高数据传输速率，而被认为是部署m2m通信的关键因素。同时，蜂窝网络本身对于许多m2m通信应用来说过于耗能且成本高昂。

4、为了削弱蜂窝网络对m2m通信造成的负面影响，无线携能通信(swipt)是一种充满应用前景的技术，可以在h2h/m2m共存蜂窝网络中大幅提升m2m设备的能效。虽然传统的能量收集技术可以使移动设备或基站从诸如风或太阳光等自然环境中汲取能量，但此类技术的效率受到地理位置和天气条件的严重约束。swipt作为一种基于射频的能量收集技术，其使得应用设备可以获得相对可控和稳定的能量。通常，该技术可以将干扰信号转化为电能，即强干扰环境在降低系统吞吐量的同时也会带来更多的能量收集量。此外，swipt辅助的h2h/m2m共存蜂窝网络在满足用户多样的服务质量(qos)需求方面还面临许多挑战，例如层内和层间干扰控制、频谱子带选择、系统信息传输速率与能量收集量之间的权衡等。

5、针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种swipt辅助的下行资源分配方法及装置，以至少解决机器用户设备获得较差的资源分配从而性能表现不佳的技术问题。

2、根据本申请实施例的一个方面，提供了一种swipt辅助的下行资源分配方法，包括：获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值；基于所述当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为所述容忍型机器用户设备选择资源分配策略；基于所选的资源分配策略，为所述容忍型机器用户设备分配下行资源；其中，所述容忍型机器用户设备需要完成周期性生成的载荷的传输任务的机器用户设备。

3、根据本申请实施例的另一方面，还提供了一种swipt辅助的下行资源分配装置，包括：获取模块，被配置为获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值；选择模块，被配置为基于所述当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为所述容忍型机器用户设备选择资源分配策略；分配模块，基于所选的资源分配策略，为所述容忍型机器用户设备分配下行资源；其中，需要完成周期性生成的载荷的传输任务的机器用户设备。

4、在本申请实施例中，基于当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为容忍型机器用户设备选择资源分配策略，解决了机器用户设备获得较差的资源分配从而性能表现不佳的技术问题。

技术特征：

1.一种swipt辅助的下行资源分配方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于以下方法构建所述资源分配模型：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，构建状态函数包括：基于所述通信链路在每个频谱子带上的信道增益信息、所述通信链路在每个所述频谱子带上受到的干扰功率大小、所述通信链路的载荷剩余和传输时间剩余、当前迭代次数、以及表示所述通信链路的当前的环境探索率的贪婪因子，来构建所述状态函数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，构建奖励函数包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，基于资源分配优化目标与qos约束条件的平衡来构建奖励函数包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，设置qos约束条件包括：

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值之后，所述方法还包括：

9.根据权利要求2至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述机器用户设备上设置有无线通信携能swipt，用于使得所述机器用户设备能够从射频环境中获取能量并同时进行信息解码。

10.一种swipt辅助的下行资源分配装置，其特征在于，包括：

技术总结
本申请公开了一种SWIPT辅助的下行资源分配方法及装置。其中，该方法包括：获取容忍型机器用户设备与机器设备网关之间的通信链路的当前环境状态的状态观测值；基于所述当前环境状态的状态观测值，利用基于神经网络构建的资源分配模型，为所述容忍型机器用户设备选择资源分配策略；基于所选的资源分配策略，为所述容忍型机器用户设备分配下行资源；其中，所述容忍型机器用户设备需要完成周期性生成的载荷的传输任务的机器用户设备。本申请解决了具有能量受限特性的机器用户设备在建立通信链路时会产生过高能量消耗以及各种物联网设备资源分配不均，尤其是对QoS需求比较低的机器用户设备获得较差的资源分配从而性能表现不佳的技术问题。

技术研发人员：陈硕,卫醒,李学华
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12