[發明專利]一種綠色認知無線電的無線能量采集和分配方法

有效

• 申請號: 201611135694.5
• 申請日: 2016-12-12
• 公開（公告）號: CN106788810B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 高洪元;杜亞男;張世鉑;刁鳴;粱炎松;蘇雪;張曉桐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H04B17/327
• 分類號: H04B17/327;H04B17/336;H04B17/382
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種綠色認知無線電的無線能量采集和分配方法。首先，建立綠色認知無線電無線能量采集和分配模型。其次，設計量子灰狼搜索機制，通過量子灰狼搜索方法，對量子灰狼的量子位置進行更新。使用量子灰狼搜索方法實現綠色認知無線電的無線能量采集和分配。然后，根據所得到的全局最優量子位置，并將其映射為位置，作為認知無線電無線能量采集和分配的方案。本發明在滿足系統所需吞吐量的條件下，尋求系統的最小能量消耗，通過無線能量傳輸、采集和分配實現認知無線電系統的自供能，進而無需額外的能源供應給裝置，并可以在一定程度上儲存能量。

技術領域

本發明涉及的是一種無線電的無線能量采集和分配方法，具體地說是一種考慮最小功率使用條件下滿足吞吐量要求的無線能量采集和分配方法。

背景技術

隨著無線通信技術的發展，需要越來越多的能量和頻譜資源去滿用戶數增長和服務質量的提高。如何在提高綠色認知無線電通信系統的頻譜利用率同時降低能量消耗是目前急待解決的一個問題。

近兩年，無線能量采集技術越來越受到重視，因為無線能量采集技術是一項低碳環保的自供能技術。無線信號在攜帶信息的同時也攜帶了能量，這樣環境中的各種干擾信號也將會通過無線能量采集技術變廢為寶。因此，無線能量采集的綠色認知無線電得到了廣泛的關注。Zhai Chao等在《IEEE Transactions on Vehicular Technology》上發表的“Cooperative Spectrum Sharing With Wireless Energy Harvesting in CognitiveRadio Networks”提出了認知無線電網絡中能夠進行無線能量采集的合作頻譜共享技術，但是并沒有對能量資源進行深入的分配，且沒有考慮能量存儲等問題，應用受限制。HaoWanming等在《IEEE Transactions on Communications》上發表的“Energy-EfficientResource Allocation in Sensing-Based Spectrum Sharing for CooperativeCognitive Radio Networks”對認知無線電網絡中如何更節能的進行資源分配的問題進行了討論，但并沒有使用無線能量采集技術，因此具有改進的余地。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能聯在實現綠色通信的同時進行儲能操作的綠色認知無線電的無線能量采集和分配方法。

本發明的目的是這樣實現的：

無線能量采集與數據傳輸的時隙結構是：將一個時隙劃分為2個時隙片段，分別用于無線能量采集和數據傳輸，每個時隙的總時間是T，無線能量采集因子為ρ，在(0,ρT]主用戶傳輸數據、從用戶用于無線能量采集的時間片段長度為ρT,剩下的時隙片段(ρT,T]用于從用戶的數據傳輸，從用戶的第k個子載波的瞬時傳輸速率是其中，k＝1,2,…,N，N為從用戶包含的子載波數，代表從用戶第k個子載波分配的無線能量采集率，代表從用戶發射機和接收機間第k個子載波的信道功率增益和噪聲功率比，X_s代表從用戶從環境信號采集能量的能量采集率，每個時隙的主用戶要求的數據傳輸量為Q_p，從用戶的目標數據傳輸量為R_p，從用戶消耗的總功率為其中代表第k個子載波的傳輸功率，R_tar代表從用戶的目標瞬時傳輸速率，代表從用戶的總瞬時傳輸速率，從用戶在一個時隙可存儲的能量為

步驟一，初始化量子灰狼種群中每只量子灰狼的量子位置，種群中有H只量子灰狼，第t代第h只量子灰狼的量子位置表示為其中表示第t代第h只量子灰狼量子位置的第d維，其在量子位的定義域內隨機產生，其中h＝1,2,...,H，d＝1,2,...,D，且D＝N+1；

步驟二，對每只量子灰狼的量子位置進行適應性評價，將第t代第h只量子灰狼量子位置映射為位置其中，l_d是第d維變量的下界，u_d是第d維變量的上界，第t代第h只量子灰狼量子位置的適應性通過其對應位置的適應度進行度量，即