[发明专利]一种中断约束下的认知无线供电网络资源分配方法

权利要求书

1.一种中断约束下的认知无线供电网络资源分配方法，其特征在于，所述认知无线供电网络包括：一对主用户和一对次用户；所述认知无线供电网络总频谱带宽被平分为N个子载波；整个传输过程分为M个时隙，这M个时隙的集合记为M；每个时隙分为两个阶段，在同一时隙的第一阶段，次用户间传输信号，主用户从次用户发送的信号中收集能量，而在第二阶段，主用户之间和次用户之间分别利用不同的子载波进行信号传输；

该方法包括步骤：

(1)参数设置：记时隙j的第一阶段所占比例为第二阶段所占比例为表示时隙j的第一阶段次用户在第i个子载波上的传输功率，表示时隙j的第二阶段次用户在第i个子载波上的传输功率，表示时隙j的第二阶段主用户在第i个子载波上的传输功率，表示时隙j的第i个子载波上用户与主发射机间的信道增益，表示时隙j的第i个子载波上次发射机与次接收机间的信道增益，表示时隙j的第i个子载波上主发射机与主接收机之间的信道增益；定义指标函数为：

其中，X_j＝1表示主用户之间的数据传输在时隙j的第二个阶段发生中断，X_j＝0表示主用户业务在时隙j的第二个阶段不中断；R表示预设的目标传输速率，σ²为噪声功率；

(2)构建优化问题模型P1：

问题模型P1满足约束条件C1至C7：

其中，P表示次用户在时隙j上的最大总传输功率，ε表示中断概率，0≤ε≤1，ζ表示能量收集效率；

(3)通过求解优化问题模型P1，得到的最优解，并按照最优解分配相应资源；

所述求解优化问题模型P1的方法包括执行的步骤(2-1)至(2-8)：

(2-1)令M_min表示主用户可以达到的最小中断时隙数，集合M′表示主用户没有发生中断的时隙的集合；初始化设置M_min＝0，j＝1；

(2-2)以Δ为采样间隔，从0开始到1为止进行采样，将得到的各采样值分别作为的取值代入问题模型P2中，求解P2得到与的各个取值相应的解；所述问题模型P2的表达式为：

P2的约束条件为：

(2-3)将步骤(2-1)中得到的目标函数的最大值代入指标函数X_j，若X_j＝1，则在时隙j主用户发生中断，更新M_min＝M_min+1；若X_j＝0，则在时隙j主用户不会中断，更新M′＝M′∪{j}；

(2-4)判断是否满足j≤M，若满足，则更新j＝j+1，返回步骤(2-1)；如不满足，则执行步骤(2-5)；

(2-5)判断是否满足M_min≤|Mε|，若是，则执行步骤(2-3)；否则，停止求解优化问题模型P1，即终止求解P1的过程；

(2-6)对集合M′中的每个时隙，分别求解问题模型P3：

P3的约束条件为：

得到相应时隙的解从所求得的解中选取值最大的个解，形成集合S；

(2-7)更新：M′＝M′-S；

(2-8)对各时隙进行资源分配，其中：

对于时隙j，若j∈M-M′，则分配方案为：

对于时隙j，若j∈M′，则求解问题模型P4：

P4的约束条件为：

问题模型P4的解即为分配方案；

所述问题模型P2的求解方法为内点法或拉格朗日对偶法；

步骤(2-6)中，采用经典注水法求解问题模型P3，得到的解为：

其中，λ为中间参数，将代入公式中，求得λ；式中，j∈M′；

所述求解问题模型P4的具体步骤包括：

(5-1)初始化：

(5-2)将代入问题模型P4，求解得到和

(5-3)将步骤(5-2)计算出的和代入问题模型P4，求解

(5-4)重复执行步骤(5-2)至(5-3)，直至问题模型P4的目标函数值满足预设收敛条件。