[發(fā)明專利]基于物聯(lián)網(wǎng)無線能量傳輸?shù)馁Y源分配與功率控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911026332.6
• 申請(qǐng)日: 2019-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN110740461B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳維農(nóng);張博為;胡新;張導(dǎo);陳聿;馮文江;鄧雪波;王菁;付泉泳;鄧雅文;趙妍妍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國家電網(wǎng)有限公司;國網(wǎng)重慶市電力公司信息通信分公司
• 主分類號(hào): H04W24/02
• 分類號(hào): H04W24/02;H04W24/06;H04W52/14;H04W52/36;H04W72/04
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發(fā)明公開了一種基于物聯(lián)網(wǎng)無線能量傳輸?shù)馁Y源分配與功率控制方法，包括如下步驟：S1.構(gòu)建最小化能耗模型；S2.對(duì)信道進(jìn)行分配處理；S3.根據(jù)信道分配結(jié)果，對(duì)最小化能耗模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到簡(jiǎn)化的能耗模型；S4.根據(jù)簡(jiǎn)化的能耗模型，對(duì)時(shí)間分配系數(shù)進(jìn)行處理，得到最優(yōu)時(shí)間分配系數(shù)；S5.根據(jù)簡(jiǎn)化的能耗模型及最優(yōu)時(shí)間分配系數(shù)，得到終端上行傳輸功率；S6.根據(jù)終端上行傳輸功率，得到基站下行傳輸功率。本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)無線能量傳輸?shù)馁Y源分配與功率控制方法，能夠合理、高效地聯(lián)合優(yōu)化信道分配、時(shí)間分配系數(shù)和上下行傳輸功率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)無線能量傳輸?shù)馁Y源分配與功率控制方法。

背景技術(shù)

邊緣計(jì)算(EC)在物聯(lián)網(wǎng)終端集中的區(qū)域部署邊緣服務(wù)器，能提供低時(shí)延的信息處理和計(jì)算服務(wù)；無線能量傳輸(WPT)能為通信終端靈活提供可持續(xù)的綠色能源。

針對(duì)將無線能量傳輸技術(shù)和邊緣計(jì)算技術(shù)融合的WPT-EC物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的資源分配和功率控制，廣東工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合能量波束、任務(wù)遷移和計(jì)算優(yōu)化的統(tǒng)一框架，以計(jì)算時(shí)延為約束，以最小化基站能耗為目標(biāo)，聯(lián)合優(yōu)化基站的能量發(fā)射波束、CPU工作頻率和終端任務(wù)遷移量；英國倫敦學(xué)院大學(xué)以最大化所有通信終端的計(jì)算速率加權(quán)和為目標(biāo)，聯(lián)合優(yōu)化基站的能量發(fā)射波束、任務(wù)遷移和時(shí)間分配；南昌大學(xué)采用無人機(jī)為通信終端提供無線能量傳輸，以終端能量捕獲因果和無人機(jī)飛行速率為約束，聯(lián)合優(yōu)化CPU工作頻率、任務(wù)遷移時(shí)間、終端發(fā)射功率和無人機(jī)飛行軌跡；比利時(shí)魯文大學(xué)以最小化總能耗為目標(biāo)，優(yōu)化遷移決策、捕獲能量、解碼信息時(shí)間以及遷移功率；西南大學(xué)以任務(wù)完成時(shí)間和邊緣計(jì)算容量為約束，以最小化能耗為目標(biāo)，聯(lián)合優(yōu)化CPU工作頻率、發(fā)射功率和遷移決策；西南大學(xué)設(shè)計(jì)了一種能效資源分配方案，近端用戶利用收集的更多能量協(xié)助遠(yuǎn)端用戶向邊緣服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)遷移任務(wù)數(shù)據(jù)；廣東工業(yè)大學(xué)利用空閑設(shè)備在捕獲能量后幫助遠(yuǎn)端用戶轉(zhuǎn)發(fā)遷移任務(wù)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了一種聯(lián)合能量發(fā)射波束以及通信和計(jì)算資源分配方法。但以上方法都沒有涉及到聯(lián)合優(yōu)化信道分配、時(shí)間分配系數(shù)和上下行傳輸功率。

因此，為解決以上問題，需要一種基于物聯(lián)網(wǎng)無線能量傳輸?shù)馁Y源分配與功率控制方法，能夠合理、高效地聯(lián)合優(yōu)化信道分配、時(shí)間分配系數(shù)和上下行傳輸功率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供基于物聯(lián)網(wǎng)無線能量傳輸?shù)馁Y源分配與功率控制方法，能夠合理、高效地聯(lián)合優(yōu)化信道分配、時(shí)間分配系數(shù)和上下行傳輸功率。

本發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)無線能量傳輸?shù)馁Y源分配與功率控制方法，包括如下步驟：

S1.對(duì)基站進(jìn)行無線能量傳輸分析，構(gòu)建最小化基站無線能量傳輸能耗模型P₁；

S2.基于終端遷移任務(wù)數(shù)據(jù)量和信道功率增益，對(duì)信道進(jìn)行分配處理，得到信道分配結(jié)果；

S3.根據(jù)信道分配結(jié)果，對(duì)最小化基站無線能量傳輸能耗模型P₁進(jìn)行轉(zhuǎn)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P₂；

S4.根據(jù)最小化基站無線能量傳輸能耗模型P₂，使用搜索算法對(duì)無線能量傳輸時(shí)間分配系數(shù)τ進(jìn)行處理，將終端上行傳輸功率最小值對(duì)應(yīng)的時(shí)間分配系數(shù)τ作為最優(yōu)時(shí)間分配系數(shù)τ^*；

S5.基于最小化基站無線能量傳輸能耗模型P₂，根據(jù)最優(yōu)時(shí)間分配系數(shù)τ^*，以得到所有終端上行傳輸功率之和的最小值為目標(biāo)，對(duì)終端上行傳輸功率進(jìn)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(jù)終端上行傳輸功率，計(jì)算得到基站下行傳輸功率。

進(jìn)一步，步驟S1中，根據(jù)如下公式確定最小化基站無線能量傳輸能耗模型P₁：