[发明专利]一种面向中继协作无线供能通信网络的资源分配方法

权利要求书

1.一种面向中继协作无线供能通信网络的资源分配方法，其特征在于，包括:

S1、构建中继协作下的无线供能通信网络系统模型，包括一个配备了K个天线的混合接入点，一个采用解码-转发中继技术的单天线中继节点，M个单天线用户节点，所述无线供能通信网络系统运行在周期为T的时间序列上，一个周期分为三个阶段：能量收集阶段，信息传输阶段，信息转发阶段，设为从混合接入点的K个天线到第i个用户节点的信道系数向量，其中表示从混合接入点的第K个天线到第i个用户节点的信道系数；

S2、中继节点将接收到的所有用户节点的信息统一转发至混合接入点，实现中继协作下的无线供能通信网络系统，具体方式如下：

S21、确定在能量收集阶段，第i个用户节点收集到的能量中继节点在能量收集阶段收集到能量无线供能通信网络的总能量消耗E₀；

S22、确定在信息传输阶段，第i个用户节点的传输功率P_i和总消耗能量需满足的能量约束，中继节点接收到的第i个用户节点信号的信噪比γ_i，从M个用户节点到中继节点的总吞吐量τ_s；

S23、确定在信息转发阶段，中继节点的发射功率P_r和消耗的总能量E_r^c需满足的能量约束，无线供能通信网络系统在信息转发阶段总的能量消耗E_tot，混合接入点接收到的中继节点信号的信噪比γ_r，从中继节点到混合接入点的吞吐量τ_r，无线供能通信网络系统在时间T内的总可达吞吐量τ_tot；

S3、能量效率为系统总吞吐量τ_tot和系统总能量消耗E_tot的比值，以能量效率最大化为优化目标，限定用于能量收集时间ρ₀、信息传输时间ρ_s、信息转发时间ρ_r的总时间不能超过T，限定用户节点和中继节点消耗的总能量不能超过他们收集的能量，限定混合接入点的最大发射功率不大于P_max作为能量最大化原始优化问题(P1)，引入中间变量τ，将能量最大化原始优化问题(P1)变为一个非凸分式规划问题(P2)，结合丁克尔巴赫算法将非凸分式规划问题(P2)转化为可解的凸优化问题(P3)，利用凸优化算法求解凸优化问题(P3)得到系统能量效率最大化；

S4、基于步骤S3中所述能量效率最大化资源分配，以系统总吞吐量τ_tot最大化为优化目标，限定用于能量收集时间ρ₀、信息传输时间ρ_s、信息转发时间ρ_r的总时间为1作为系统总吞吐量最大化优化问题(P4)，结合一维搜索算法和交替迭代算法解决系统总吞吐量最大化优化问题(P4)，其中结合一维搜索算法和交替迭代算法解决系统总吞吐量最大化优化问题(P4)具体为：设置能量收集时间ρ₀最大值初始值、ρ₀最小值初始值、以及最大容差，以ρ₀最大值与ρ₀最小值的绝对差值不小于最大容差为条件，交替迭代计算ρ₀最大值和ρ₀最小值直到ρ₀最大值与ρ₀最小值的绝对差值满足迭代结束条件，根据迭代结束后得到的ρ₀最大值和ρ₀最小值得到ρ₀最优解，根据ρ₀最优解计算得到最大的总吞吐量。