[發明專利]基于物聯網無線能量傳輸的資源分配與功率控制方法

有效

• 申請號: 201911026332.6
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110740461B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 吳維農;張博為;胡新;張導;陳聿;馮文江;鄧雪波;王菁;付泉泳;鄧雅文;趙妍妍
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網重慶市電力公司信息通信分公司
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W24/06;H04W52/14;H04W52/36;H04W72/04
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

1.一種基于物聯網無線能量傳輸的資源分配與功率控制方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1.對基站進行無線能量傳輸分析，構建最小化基站無線能量傳輸能耗模型根據如下公式確定最小化基站無線能量傳輸能耗模型

其中，n為物聯網中的信道編號，n∈N；k為物聯網中的終端編號；τ為無線能量傳輸的時間分配系數；T為物聯網終端的任務截止期；為終端k分配的具有最大信道功率增益的信道；K為物聯網的終端數目；為在無線能量傳輸的下行時隙τ×T，基站在終端k分配的子信道n∈N上的下行傳輸功率；為在任務數據遷移的上行時隙(1-τ)×T，終端k在分配子信道n∈N上的上行傳輸功率；x_k,n為終端k分配信道n∈N的指示變量；為終端k在上行時隙(1-τ)×T的上行傳輸速率；為終端k在上行時隙(1-τ)×T的上行傳輸速率的最小值；為終端k本地操作產生的電路能耗；為終端遷移任務數據產生的能耗；E_k為終端收集到的能量；

S2.基于終端遷移任務數據量和信道功率增益，對信道進行分配處理，得到信道分配結果；根據如下步驟對信道進行分配：

S21：初始化處理信道指示變量，并計算各子信道的信道功率增益；

S22：按照終端遷移任務數據量大小對終端降序排序，然后按照信道功率增益大小對子信道降序排序；

S23：每次循環地從終端降序序列中順次選擇終端序號k，按照子信道降序順序，為終端分配1條子信道，構成終端的子信道集合；

S24：基于子信道集合，從終端k分配的信道中，選擇最大信道功率增益對應的信道作為終端k的無線能量傳輸信道；

S3.根據信道分配結果，對最小化基站無線能量傳輸能耗模型進行轉換處理，得到固定信道下的最小化基站無線能量傳輸能耗模型

S4.根據最小化基站無線能量傳輸能耗模型使用搜索算法對無線能量傳輸時間分配系數τ進行處理，將終端上行傳輸功率最小值對應的時間分配系數τ作為最優時間分配系數τ^*；

S5.基于最小化基站無線能量傳輸能耗模型根據最優時間分配系數τ^*，以得到所有終端上行傳輸功率之和的最小值為目標，對終端上行傳輸功率進行分配，得到終端上行傳輸功率；

S6.利用終端收集到的能量與終端消耗的能量相等的原理，根據終端上行傳輸功率，計算得到基站下行傳輸功率；根據如下公式確定基站下行傳輸功率：

其中，k為物聯網中的終端編號，k∈K；K為物聯網的終端數目；為終端k本地操作產生的電路能耗；τ為無線能量傳輸的時間分配系數；T為物聯網終端的任務截止期；為終端k分配的具有最大信道功率增益的信道，N_k為信道集合；ζ為能量捕獲模塊的能量轉換效率；為終端k在子信道上的信道功率增益；為在無線能量傳輸的下行時隙τ×T，基站在終端k分配的子信道上的下行傳輸功率；為在任務數據遷移的上行時隙(1-τ)×T，終端k在分配子信道集合N_k上的上行傳輸功率之和最小值。

2.根據權利要求1所述的基于物聯網無線能量傳輸的資源分配與功率控制方法，其特征在于：步驟S3中，根據如下公式確定最小化基站無線能量傳輸能耗模型

其中，n為物聯網中的信道編號，n∈N；k為物聯網中的終端編號；τ為無線能量傳輸的時間分配系數；T為物聯網終端的任務截止期；為終端k分配的具有最大信道功率增益的信道；K為物聯網的終端數目；為在無線能量傳輸的下行時隙τ×T，基站在終端k分配的子信道n∈N上的下行傳輸功率；為在任務數據遷移的上行時隙(1-τ)×T，終端k在分配子信道n∈N上的上行傳輸功率；為終端k在上行時隙(1-τ)×T的上行傳輸速率；為終端k在上行時隙(1-τ)×T的上行傳輸速率的最小值；為終端k本地操作產生的電路能耗；為終端遷移任務數據產生的能耗；E_k為終端收集到的能量。