[发明专利]一种绿色认知无线电的无线能量采集和分配方法

说明书

本发明提供的是一种绿色认知无线电的无线能量采集和分配方法。首先，建立绿色认知无线电无线能量采集和分配模型。其次，设计量子灰狼搜索机制，通过量子灰狼搜索方法，对量子灰狼的量子位置进行更新。使用量子灰狼搜索方法实现绿色认知无线电的无线能量采集和分配。然后，根据所得到的全局最优量子位置，并将其映射为位置，作为认知无线电无线能量采集和分配的方案。本发明在满足系统所需吞吐量的条件下，寻求系统的最小能量消耗，通过无线能量传输、采集和分配实现认知无线电系统的自供能，进而无需额外的能源供应给装置，并可以在一定程度上储存能量。

技术领域

本发明涉及的是一种无线电的无线能量采集和分配方法，具体地说是一种考虑最小功率使用条件下满足吞吐量要求的无线能量采集和分配方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，需要越来越多的能量和频谱资源去满用户数增长和服务质量的提高。如何在提高绿色认知无线电通信系统的频谱利用率同时降低能量消耗是目前急待解决的一个问题。

近两年，无线能量采集技术越来越受到重视，因为无线能量采集技术是一项低碳环保的自供能技术。无线信号在携带信息的同时也携带了能量，这样环境中的各种干扰信号也将会通过无线能量采集技术变废为宝。因此，无线能量采集的绿色认知无线电得到了广泛的关注。Zhai Chao等在《IEEE Transactions on Vehicular Technology》上发表的“Cooperative Spectrum Sharing With Wireless Energy Harvesting in CognitiveRadio Networks”提出了认知无线电网络中能够进行无线能量采集的合作频谱共享技术，但是并没有对能量资源进行深入的分配，且没有考虑能量存储等问题，应用受限制。HaoWanming等在《IEEE Transactions on Communications》上发表的“Energy-EfficientResource Allocation in Sensing-Based Spectrum Sharing for CooperativeCognitive Radio Networks”对认知无线电网络中如何更节能的进行资源分配的问题进行了讨论，但并没有使用无线能量采集技术，因此具有改进的余地。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能联在实现绿色通信的同时进行储能操作的绿色认知无线电的无线能量采集和分配方法。

本发明的目的是这样实现的：

无线能量采集与数据传输的时隙结构是：将一个时隙划分为2个时隙片段，分别用于无线能量采集和数据传输，每个时隙的总时间是T，无线能量采集因子为ρ，在(0,ρT]主用户传输数据、从用户用于无线能量采集的时间片段长度为ρT,剩下的时隙片段(ρT,T]用于从用户的数据传输，从用户的第k个子载波的瞬时传输速率是其中，k＝1,2,…,N，N为从用户包含的子载波数，代表从用户第k个子载波分配的无线能量采集率，代表从用户发射机和接收机间第k个子载波的信道功率增益和噪声功率比，X_s代表从用户从环境信号采集能量的能量采集率，每个时隙的主用户要求的数据传输量为Q_p，从用户的目标数据传输量为R_p，从用户消耗的总功率为其中代表第k个子载波的传输功率，R_tar代表从用户的目标瞬时传输速率，代表从用户的总瞬时传输速率，从用户在一个时隙可存储的能量为

步骤一，初始化量子灰狼种群中每只量子灰狼的量子位置，种群中有H只量子灰狼，第t代第h只量子灰狼的量子位置表示为其中表示第t代第h只量子灰狼量子位置的第d维，其在量子位的定义域内随机产生，其中h＝1,2,...,H，d＝1,2,...,D，且D＝N+1；

步骤二，对每只量子灰狼的量子位置进行适应性评价，将第t代第h只量子灰狼量子位置映射为位置其中，l_d是第d维变量的下界，u_d是第d维变量的上界，第t代第h只量子灰狼量子位置的适应性通过其对应位置的适应度进行度量，即