[發明專利]一種考慮能量損耗的能量采集無線傳輸系統功率分配方法

有效

• 申請號: 201810219255.5
• 申請日: 2018-03-16
• 公開（公告）號: CN108712777B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 趙夙;黃剛
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W52/18
• 分類號: H04W52/18;H04W52/26
• 代理公司: 江蘇海越律師事務所 32402
• 代理人: 唐小紅

1.一種考慮能量損耗的能量采集無線傳輸系統功率分配方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)建立系統模型，解優化問題，得出儲能門限值p_si和取能門限值p_ri之間的關系：設系統傳輸時長為N個時隙，時隙長為單位1，時隙i的功率為：其中E_i為時隙i開始采集到的能量，a為電路損耗，l_i為時隙i的實際傳輸時長，且0≤l_i≤1，s_i為時隙i存入電池的能量，r_i為從電池中取出的能量，則電池中的能量表示為：其中α為電池存儲效率；時隙i的傳輸速率設為其中h為信道衰落系數，以最大化系統平均吞吐量為目標建立優化問題，利用拉格朗日乘子法和KKT條件得出解的最優形式和兩個門限值之間所滿足的關系；

2)計算所有時刻的儲能門限值p_si和取能門限值p_ri，具體如下：

步驟1：從當前時隙開始到最后一個時隙，通過線性搜索得到最大的p_si和p_ri，使得按這兩個門限值分配的功率滿足優化問題中的所有限制條件；

步驟2：找出最接近當前時隙的滿足電池中能量小于ε條件的時隙，ε為任意小的某個值，將步驟1所得門限值分配給當前時隙和滿足條件的時隙之間的所有時隙，且將滿足條件的時隙的下一個時隙設為當前時隙；

步驟3：重復步驟1和2，直到所有時隙的門限值都分配完畢；

3)根據2)得到的所有時隙的門限值來分配功率，并計算出p_i,s_i,r_i,B_i；

4)計算出使能效最大化的最優功率值：根據傳輸速率表達式和電路損耗a求解出能效最大化最優功率值pee；

5)將4)中所求的pee值與2)中所求門限值進行對比，再次調整功率：按照最優功率值pee與儲能門限p_ri與p_si的關系分為3種情況：a)pee＞p_si；b)p_ri≤pee≤p_si；c)pee＜p_ri，然后對每一種情況進行討論，重新分配功率p_i和實際傳輸時長l_i；

6)將5)中所求pee與3)中所求門限值進行對比，再次調整功率：按照最優功率值pee與儲能門限p_ri與p_si的關系分為3種情況：

a)當pee＞p_si時，此時p_i^*＝pee,i＝1,...,N，先假定l_i^*＝1，如果E_i-a＞pee，則s_i^*＝E_i-a-pee,r_i^*＝0,l_i^*＝1；若p_ri≤E_i-a≤pee，s_i^*＝0,r_i^*＝0；如果E_i-a＜p_ri，則s_i^*＝0,r_i^*＝min(B_i,p_ri-(E_i-a)),

b)當p_ri≤pee≤p_si時，先假定l_i^*＝1，若E_i-a＞p_si，s_i^*＝E_i-a-p_si，r_i^*＝0,l_i^*＝1；若p_ri≤E_i-a≤p_si，p_i^*＝max(pee,E_i-a)，s_i^*＝0,r_i^*＝0，若E_i-a＜p_ri，p_i^*＝pee，s_i^*＝0,r_i^*＝p_ri-(E_i-a)，

c)當pee＜p_ri時，則功率不需要調整；

6)調整最后一個時隙功率：在完成以上功率分配后，對最后一個時隙功率進行調整，策略為用完最后一個時隙采集的能量以及電池中剩余的所有能量。