[發明專利]一種數能一體化通信網絡的資源分配最優化方法

有效

• 申請號: 201610074661.8
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN105744628B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 于秦;楊鯤;趙毅哲;張蘭心;薛英宏;吳凡;楊建軍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏;王偉

1.一種數能一體化通信網絡的資源分配最優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、確定網絡模型，并為其分配時分雙工傳輸協議；

S2、根據系統特性定義傳輸策略；

S3、當每個時隙下行無線能量傳輸在發射功率一定時，假設已知信道狀態信息和天線波束分配，求每個用戶的接收信號，接收功率和接收能量；

S4、當每個時隙上行無線信息傳輸階段時，計算用戶的信息傳輸速率；

S5、定義優化目標為最大化能量利用率，得到優化目標表達式以及其約束；所述步驟S5具體包括以下分步驟：

S51、得到能夠保證緊急用戶設備發送的基站發送功率下限；

S52、得到各用戶的上行鏈路的發送功率與基站的發送功率的關系；

S53、考慮到系統的穩定性，每個時隙發送的數據量滿足一定的比例，得到目標函數的約束條件；

S54、得到優化目標表達式

s.t.P_min≤P≤P_max；

其中，I_i是用戶U_i待發送數據隊列長度，K是用戶的數目，γ表示為保證系統正常運行基站需要保證各用戶在上行傳輸的總數據占所有數據隊列的比例，P為基站的發送功率，P_i^U為用戶U_i的上行鏈路的發送功率，R_i為用戶U_i用來傳輸的總能量數，為用戶U_i的實際吞吐量；0≤τ≤1，Ω為子空間內可以進行能量收割的用戶集合，Ξ子空間功率對應的可以傳輸完所有業務量的用戶集合，P_min是能夠保證緊急用戶設備發送的基站發送功率的下限；

S6、根據優化目標表達式以及其約束求解出最優波束設計；

S7、根據優化目標表達式以及其約束求解出最優化功率分配和時間分配。

2.根據權利要求1所述的數能一體化通信網絡的資源分配最優化方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括以下分步驟：

S11、假設數能一體化網絡模型由一個基站和多個距離不同的用戶組成，確定基站的天線數量、用戶數量以及用戶的天線數量；同時，確定基站與用戶之間的傳輸信道、基站傳輸的最大功率、信道間的噪聲功率、每個用戶與基站的距離、用戶的電路門限值；

S12、對數能一體化網絡模型采用時分雙工模式，確定每個時隙固定周期，且劃分為下行無線能量傳輸階段和上行無線信息傳輸階段；在上行無線信息傳輸階段基站廣播能量信號，在下行無線能量傳輸階段所有用戶通過空分多址向基站傳輸信息。

3.根據權利要求1所述的數能一體化通信網絡的資源分配最優化方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括以下分步驟：

S21、考慮公平性問題，定義緊急用戶設備；

S22、考慮系統的表現穩定性問題，定義傳輸策略。

4.根據權利要求1所述的數能一體化通信網絡的資源分配最優化方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括以下分步驟：

S41、在基站部署迫零接收機并確定迫零接收機波束、接收信號以及信道增益；

S42、根據步驟S41所得的迫零接收機波束、接收信號以及信道增益，在已知高斯噪聲功率的情況下，根據香農公式確定對應的信息傳輸速率。

5.根據權利要求3所述的數能一體化通信網絡的資源分配最優化方法，其特征在于，所述步驟S6具體包括以下分步驟：

S61、考慮公平性得到最優波束設計的目標函數；

S62、求解得到最優波束設計。

6.根據權利要求3所述的數能一體化通信網絡的資源分配最優化方法，其特征在于，所述步驟S7具體包括以下分步驟：

S71、對基站的傳輸功率范圍區間[P_min,P_max]劃分子空間；

S72、求出每個子空間中的最優化功率，最終得出一個總體最優的基站發送功率；

S73、求得能量效率最優解，根據能量效率最優解得到最優化功率以及對應的最優時間分配。