[發明專利]面向線型認知無線網絡的能量供給優化方法

在審

• 申請號: 201610264593.1
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN107306159A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 于海斌;梁煒;許馳;張曉玲;鄭萌;趙有健;徐石明
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04B17/382
• 分類號: H04B17/382;H04B1/00;H04W52/32;H02J50/00;H02J50/20;H02J7/00;G06Q50/06;G06Q10/04;H04B17/309;H04B17/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 徐麗,周秀梅

本發明涉及一種面向線型認知無線網絡的能量供給優化方法，針對認知無線網絡設備充電問題亟待解決以及無線充電技術存在充電效率無法進一步提升的問題，通過數學優化手段，以最小化網絡端到端中斷概率為優化目標，實現認知無線網絡中充電時間和充電功率的聯合優化，在保障網絡性能的前提下，通過設計合理的能量信標，一方面優化充電時間實現快速充電，另一方面優化充電功率，降低認知無線接入點的能耗。本發明方法可實現無線數據傳輸和無線能量供給的有序執行，有效降低網絡管理成本。

技術領域

本發明涉及認知無線網絡技術，具體地說是一種面向線型認知無線網絡的能量供給優化方法。

背景技術

認知無線網絡基于軟件無線電技術，網絡中的認知無線設備智能感知外界環境變化，運用“理解-構建”的方法學從周圍環境中獲取信息，并通過自適應調整功率、載頻、調制方式等傳輸參數來適應環境的變化。動態頻譜接入是認知無線網絡高效運行的核心技術，目前主要有overlay、underlay和interweave三種方法。其中，overlay方法的原理為：認知無線設備以輔助主用戶傳輸的方式，獲得接入頻段的機會，要求認知無線設備與主用戶之間充分合作；underlay方法的原理為：認知無線設備進行嚴格的功率控制，在確保對主用戶的干擾低于限定閾值的前提下，實現認知無線設備連續的頻譜接入或者與主用戶并行傳輸；interweave方法的原理為：認知無線設備通過采用專有信號處理和網絡編碼技術，預先進行頻譜感知，選擇未被主用戶占用的頻段進行通信，避免與主用戶產生沖突。本發明方法面向最常用的underlay方法，對其中的功率進行優化控制。

認知無線設備需要不斷地進行頻譜感知、頻譜分配、功率控制、移動管理等，能耗較高。傳統手工更換電池或有線充電的方法，容易影響網絡的正常運行，導致網絡不穩定和資源浪費。特別是對于大規模認知無線網絡，傳統的手工更換電池或有線充電方案更加難以實現。因此，有效解決認知無線設備的充電問題迫在眉睫。

無線充電技術的興起為解決認知無線設備的能量供給問題提供了一種有效方案。無線充電技術源于無線電能傳輸技術，利用電磁感應、電磁共振或電磁輻射，將供電設備的電能無線傳遞給用電設備上。目前，無線充電技術可為新能源汽車等大型設備充電，且充電效率可達90％以上。此外，國際上多個組織已經制定了相關的無線充電標準，例如PMA、Qi、A4WP等，為無線充電技術的推廣提供了參考。然而，現有無線充電技術及其標準，未對充電時間和功率進行優化，導致充電效率無法進一步提升。

發明內容

針對認知無線網絡設備充電問題亟待解決以及無線充電技術存在充電效率無法進一步提升的問題，且面向工業無線測控應用中最常用的線型網絡拓撲，本發明要解決的技術問題是通過數學手段，實現認知無線網絡中充電時間和充電功率的聯合優化，提出一種面向線型認知無線網絡的能量供給優化方法，進一步提升充電效率。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種面向線型認知無線網絡的能量供給優化方法，包括以下步驟：

步驟1：建立具有能量捕獲功能的線型認知無線網絡；

步驟2：線型認知無線網絡中的所有認知無線接入點和認知無線設備評估信道質量；

步驟3：認知無線接入點以最小化端到端中斷概率為優化目標，對充電時間和充電功率進行聯合優化；

步驟4：認知無線接入點按照優化的參數，廣播能量信標；

步驟5：認知無線設備接收能量信標，進行能量轉換與存儲；

步驟6：認知無線設備傳輸數據。

所述具有能量捕獲功能的線型認知無線網絡，包括認知無線接入點和認知無線設備，其中：

認知無線接入點采用外接電源供電，負責在公共控制信道上廣播能量信標，為認知無線設備進行無線充電；