[发明专利]一种基于能量收集的工业物联网多维资源联合优化算法

权利要求书

1.一种基于能量收集的工业物联网多维资源联合优化算法，其特征在于：

1)针对M2M通信网络中能效较低、频谱资源紧缺的问题，考虑将能量收集与认知M2M通信相结合，提出基于定价机制的三维匹配算法；

2)通过交替优化、非线性分式规划以及线性规划算法解决联合功率控制与时间分配子问题，以获取相应喜好列表；

3)基于所获喜好列表，通过基于定价机制的三维匹配算法解决联合信道选择与对等节点发现子问题，以获取频谱资源最佳分配方案；

其中，在步骤1)M2M发射机在通信网络能效较低、频谱资源不足的情况下，考虑将能量收集与认知M2M通信结合以实现高能效通信，需要同时考虑M2M设备的能耗不足以及因M2M发射机复用蜂窝用户信道产生的同道干扰情况下，将M2M发射机的能效最大化问题：

(1)考虑M2M发射机TX_n与M2M接收机RX_m形成M2M通信对，并复用蜂窝用户CU_k的通信资源块RB_k，用s_n,m,k＝1表示，则M2M对(TX_n，RX_m)可达到的谱效为：

R_n＝τ_n,ilog₂(1+γ_n,m,k)

τ_n,i表示数据传输的时间，γ_n,m,k是M2M接收机RX_m可达到的信号噪声干扰比SINR，其表达式为：

p_n和p₀分别是M2M发射机TX_n与基站的发射功率，g_n,m,k和g_0,m,k分别是TX_n到RX_m的信道增益与基站到RX_m的信道增益，N₀是加性高斯白噪声；

M2M发射机TX_n的总能耗为：

τ_n,e表示能量收集的时间，p_c是电路功率；

则M2M发射机TX_n的能效为：

(2)在保证蜂窝用户与M2M通信链路用户服务质量QoS的同时，考虑能量约束，所形成的M2M发射机能效最大化问题为：

P1:

s.t.C₁:

C₂:

C₃:

C₄:

C₅:

C₆:

C₇:

C₈:

C₉:

C₁₀:

其中，C₁和C₂保证蜂窝链路和M2M链路的QoS需求；C₃是时间分配约束；C₄保证TX_n总能耗不超过收集能量与存储能量之和；C₅定义了TX_n的发射功率约束；C₆保证时间分配变量非负；C₇～C₁₀保证RB，M2M-TX与M2M-RX之间是一对一匹配。