[发明专利]异构蜂窝网络中基于SWIPT的功率控制方法

权利要求书

1.一种异构蜂窝网络中基于SWIPT的功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、初始化系统参数，建立最大化系统能效优化模型，并将该最大化系统能效优化模型转化为基站发射功率-用户端功率分流系数间的联合优化问题，并通过数学构造和变量替换方法将原问题做等价转化，使其在数学处理上得到简化；

2)、然后，在固定用户端功率分流系数ρ_k的情况下，采用拉格朗日对偶原理求解，并根据KKT条件得到并将所得的代入原问题，采用同样的方法得到用户端的最优功率分流系数值

3)、最后根据所得的基站最优发射功率值和用户端最优功率分流系数值并结合二分法得到系统的最优能效值

所述步骤1)初始化系统参数包括：P_total，r_p，r_λ，其中，表示宏基站到小蜂窝用户的信道增益，表示宏基站对小蜂窝用户的干扰信号功率，表示信息解码引入的噪声功率，表示接收端天线噪声功率，P_total表示小蜂窝基站最大总发射功率，r_p表示功率收敛门限，r_λ表示能效收敛门限；

所述步骤1)最大化系统能效定义为小蜂窝系统和速率-小蜂窝基站总发射功率间的比值，表示为

其中，表示R_k表示第k个小蜂窝的系统容量，P_c表示基站的静态功耗，v_k表示小蜂窝基站的发射波束成形矩阵，SINR_k表示第k个小蜂窝用户的信号干扰和噪声比，γ_k表示第k个小蜂窝用户的最低QoS阈值，E_k表示第k个小蜂窝用户采集到的能量，e_k表示第k个小蜂窝用户的最低能量采集阈值；

通过数学构造和变量替换将原问题转化为小蜂窝基站发射功率-用户端功率分流系数间的联合优化问题具体包括：令h_K表示小蜂窝基站到K个小蜂窝用户的信道增益，为零空间的正交基，f_k没有实际的意义，通过变量替换使问题得到简化表示为

其中，W表示系统带宽，ρ_k表示用户k的功率分流系数，ζ_k表示用户k的能量转化效率，η表示宏用户的最低QoS阈值，表示用户k的接收端天线噪声功率；

所述步骤2)采用拉格朗日对偶方法将原问题转化为等价无约束优化问题，原问题的拉格朗日对偶函数表示为

其中，α_k，β_k，υ_k表示相对应的拉格朗日乘子，则原问题可转化为等价无约束优化问题，表示为

在固定功率分流系数ρ_k的情况下，令根据KKT条件可得小蜂窝基站的功率控制方案，表示为

然后采用次梯度迭代方法更新拉格朗日乘子，表示为

通过迭代得到小蜂窝基站的最优功率控制方案

将最优功率控制方案代入原问题，采用相同的方法可以得到用户端的最优功率分流系数并采用分式规划理论，将和代入下式

最后采用二分法求解系统可得系统最优能效值，F(λ)是分式规划理论的目标函数，即要找到一个λ，使得F(λ)＝0。