[發明專利]一種基于無線輸能的無線傳感網絡資源分配方法

有效

• 申請號: 201710889947.6
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107613567B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張廣馳;龐浩然;崔苗;林凡
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種基于無線輸能的無線傳感網絡資源分配方法，應用于無線攜能傳輸非正交多址接入的通信系統，包括：步驟1、設置初始的能量效率q⁰，設置初始數值n＝0；步驟2、令n＝n+1，設置第一時間分配系數第二時間分配系數τ⁽ⁿ⁾和發射功率P⁽ⁿ⁾，計算能量效率q⁽ⁿ⁾；步驟3、判斷q⁽ⁿ⁾?q^(n?1)＜ε是否成立，若是，進入步驟4，若否，進入步驟5；其中，ε為誤差閾值；步驟4、確定τ⁽ⁿ⁾為最優時間分配系數，確定P⁽ⁿ⁾為最優發射功率；步驟5、令n＝n+1，把τ^(n?1)、P^(n?1)代入函數F(τ₀,τ,q,P)中，利用內點法求出P⁽ⁿ⁾，計算能量效率q⁽ⁿ⁾，進入步驟3。該方法實現提高能量利用效率。

技術領域

本發明涉及無線傳感網絡技術領域，特別是涉及一種基于無線輸能的無線傳感網絡資源分配方法。

背景技術

目前，電池的壽命一直是現代無線移動設備的一項重要指標之一，無線設備在數量多的情景下進行電池的更換或再充電是非常麻煩和高成本的。針對這種情況，無線能量傳輸技術被提出來解決電池壽命的問題。這個技術利用電磁波的遠場輻射特性，無線設備可以接收從能量發射機發射的射頻信號，能量發射機的能量可以通過各種可再生能源例如太陽能、風力、水力等收集能量。無線能量傳輸技術適用于支持低功耗的無線設備如：無線射頻識別、無線傳感器、移動通訊設備等，由于天線技術和射頻芯片技術的日趨成熟，這個技術將會運用在物聯網、大規模無線傳感網絡等應用場景中。

現今，世界正面臨著能源危機和環境污染的兩大問題，節能減排已經成為各個行業的一項重要指標，因此，在通信行業中產生了一種新的概念“綠色通信”。綠色通信是以節能減耗為目標的無線通信，主要的機制是保證用戶傳輸質量和傳輸速率的同時，盡可能的降低能耗，減少碳排放量，其中有一項重要的指標被用來判斷綠色通信的性能——能量效率，所以，如何設計合適的資源分配方案使得能量效率最大化尤為重要。

非正交多址接入(NOMA)在第五代移動通信網絡中被提出用來提高頻譜效率和吞吐量的新多址接入技術。該技術采用在發送端采用非正交發送，在接收端通過設計串行干擾的接收機實現正確解調。不同于其他正交多址接入(OMA)技術，NOMA在時域和頻域上的資源不再只分配給一個用戶，而是多個用戶共享同一個資源，從而大大提高無線頻譜效率、吞吐量和用戶的接入量。

現在已有的基于無線輸能的無線傳感網絡資源分配方案由論文“Throughputmaximization in wireless powered communication networks,”IEEETrans.Wireless.Commun.,vol.13,no.1,pp.418-428,Jan.2014給出。這篇文章描述了能量和時間分配的方案，提出優化分配能量的能量波束成型向量和每個用戶發送信息的時隙系數，目的是最大化用用戶到基站的吞吐量，該論文的系統是基于OMA，而不是基于NOMA的。論文“Energy efficient resource allocation for wireless powered communicationnetworks,”IEEE Trans.Wireless Commun.,vol.15,no.3,pp.2312–2327,Mar.2016描述了基于無線攜能的時分多址接入(TDMA)的用戶的功率分配和能量、信息傳輸的時間分配方案，優化每個用戶的發射功率和每個用戶發送信息的時隙系數和能量傳輸的時隙系數，目的是最大化系統的能量效率，該論文也是基于OMA，而不是基于NOMA的。相似的專利有“一種基于時隙分配的無線攜能通信信號接收方法及接收機”，這篇專利描述了一個基于無線攜能傳輸系統中的信號接收方法和接收機的設計，同時在接收機上設計能量和信息接收的時間分配，提高系統的性能。