[发明专利]面向无线供电网络的时间分配优化方法

说明书

本发明公开了一种面向无线供电网络的时间分配优化方法，属于无线网络资源分配技术领域，包括以下步骤：实时获取通信网络系统的状态，根据数据队列积压以及能量队列积压来决策分配给每个用户向中继节点传输数据的时间与能量，并结合惩罚函数决策每个用户采集数据的速率，通过多次迭代后，使得无线网络的数据吞吐量效用最大；该面向无线供电网络的时间分配优化方法，可实现通信网络系统中源速率采集效用的最优分配，并保证整个网络队列积压稳定，取得更快的收敛速度，并实现真正意义上的分布式算法。

技术领域

本发明涉及无线网络资源分配技术领域，具体为面向无线供电网络的时间分配的分布式优化方法。

背景技术

有限的设备电池寿命这一问题一直制约着现代无线通信技术的发展。而射频无线能量传输技术(RF-enabled WET)的出现为该问题的解决提供了一种可行的途径，而后依托于此技术出现了一种称为无线供能的通信网络(Wireless Powered CommunicationNetwork,WPCN)的通信架构。在此架构中无线设备使用收获的能量来传输信息，其对于充分利用宝贵的数据、能量等资源具有非常重要的实际意义。本发明正是基于此WPCN技术提出的。

发明内容

本发明的目的在于根据现有研究的不足，提供一种面向无线供电网络的时间、源速率、能量等资源分配的分布式优化方法。

本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的，一种面向无线供电网络的时间分配的分布式优化方法，包括以下步骤：

第一步：获取网络状态信息，包括：用户i在帧r下的实际数据队列积压用户i在帧r下的实际能量队列积压用户i在帧r下的虚拟数据队列积压Q_i[r]；用户i在帧r下的虚拟能量队列积压Z_i[r]；用户i在帧r下H-AP节点的信道增益g_i[r]；来自于自于高斯白噪声的信噪比差距Γ；循环对称负高斯分布的方差σ²；用户i在帧r下从自然界采集的能量ε_i[r]；每一帧下H-AP用于给每个用户无线充电的时间τ₀，其最大值不能超过τ_max；用户i在帧r下在τ₀时间内从H-AP节点获取的电能E_i[r]；用户i在帧r下传输给H-AP节点的数据量R_i[r]；用户i在帧r下的传输功率P_i[r]，其最大值不能超过P_max；

对于分配给每个用户用于向H-AP传输数据的时间τ_i[r]、每个用户向H-AP传输数据所消耗掉的自身能量η_i[r]以及每个用户从自然界获取数据的速率λ_i[r]，有以下的吞吐量最大化问题：

0≤λ_i[r]≤λ_max,i＝1,2,3...k

0≤P_i[r]≤P_max,i＝1,2,3...k

0<τ_i[r]<τ_max,i＝1,2,3...k

其中：

f(τ_i[r],η_i[r])＝Z_i[r]η_i[r]+Q_i[r]R_i[r]，

g(λ_i[r])＝Q_i[r]λ_i[r]-VU(λ_i[r])，