[发明专利]一种混合能量供能的无线协同网络资源随机分配方法

权利要求书

1.一种混合能量供能的无线协同网络资源随机分配方法，其特征在于，包括步骤：

S1：获取无线协同网络的系统状态信息，分析得到无线协同网络中的长期平均优化问题，并对所述长期平均优化问题建立优化模型；

S2：通过预设优化理论，将所述长期平均优化问题转化为多个单时隙的子问题；

S3：对所述子问题进行分析求解，获取最优资源分配方案；

S4：根据所述最优资源分配方案，对所述无线协同网络的系统状态进行更新；所述子问题包括能量管理、采样率管理、丢包控制以及信道和功率分配问题；

所述步骤S1具体包括步骤：

获取在时隙为t+1时所述无线协同网络中继节点n的数据队列长度D_n,k(t+1)以及能量队列长度E_n(t+1)

D_n,k(t+1)＝[D_n,k(t)-Z_n,k(t)-d_n,k(t)]⁺+A_n,k(t)

上式中，k表示第k个目的节点，A_n,k(t)表示时隙t内中继节点n接收的需要发送至目的节点k的数据量，d_n,k(t)表示时隙t内中继节点n丢弃的需要发送至目的节点k的数据量，表示时隙t内中继节点n转发至目的节点k的数据量，和分别表示时隙t时中继节点n与目的节点k之间通过信道x通信时的信噪比和传输功率，表示信道x分配给中继节点n与目的节点k之间的传输概率，e_n(t)和b_n(t)分别表示中继节点n在时隙t内从环境中收集的能量和从电网中购买的电量，W为系统总带宽，n_∈N，k∈K,N为所述无线协同网络中继节点数量，K 为所述无线协同网络目的节点数量；

构造虚拟队列：

V_n,k(t+1)＝[V_n,k(t)+S_n,k(t)(v_n,k-Z_n,k(t))-d_n,k(t)-J_n,k(t)r_max]⁺，

并设置数据在数据队列中的最长停留时间Π_max；如果数据队列和虚拟队列的长度分别存在上限和即和就可以实现

上式中，v_n,k表示虚包达到率，r_max为最大信道容量，n表示第n个中继节点，k表示第k个目的节点；

获取最大化长期平均网络效用

上式中，ρ和η为权重因子，为预设系数，c(t)表示时刻t时的电网能量价格；

建立网络效用优化模型，

C3：b_n(t)≤b_max,n∈N；

上式中，b_max为最大购电量，p_max为最大传输功率，C1和C2为信道分配约束，C3为购电约束，C4为中继节点传输功率约束，C5为信道容量约束，C6为中继节点处能量消耗约束，C7表示数据队列稳定约束；

所述步骤S2具体包括：

构造李雅普诺夫函数：

上式中，B_n为中继节点n的电池容量；

构造李雅普诺夫偏移Δ(t)＝L(t+1)-L(t)，并将所述李雅普诺夫偏移Δ(t)与优化目标函数结合：

Δ(t)-HG(t)≤R+Θ_H(t)，

上式中，H为李雅普诺夫参数，用于均衡队列的稳定以及系统效用最大化，R为预设常数，Θ_H(t)表达式为：

上式中，W为系统总带宽，H为李雅普诺夫参数，η为权重因子，根据所述Θ_H(t)中变量的线性结构，将所述长期平均优化问题转化为多个子问题。

2.根据权利要求1所述的一种混合能量供能的无线协同网络资源随机分配方法，其特征在于，所述预设优化理论为李雅普诺夫优化理论。