[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

说明书

本发明提出一种中断约束下的认知无线供电网络资源分配方法，在认知无线供电网络中，次用户通过为主用户进行无线供电，换取接入主用户频谱的传输机会，从而达到双赢的目的。为了保证主用户的服务质量，主用户的中断时隙数即主用户未达到目标传输速率的时隙数不能高于预定义阈值。本发明假设所有时隙的信道增益都是先验已知，在满足主用户中断约束的条件下，以最大化次用户的传输速率为目标，提出了一种对时间、子载波和功率进行优化分配的资源分配方法。该方法通过中断约束保证了主用户的服务质量，并以此为前提，对剩余资源进行优化分配，提升了次用户的传输速率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种中断约束下的认知无线供电网络资源分配方法。

背景技术

认知无线供电网络采用了两种新兴的技术，一种是认知无线电技术，另一种是无线供电技术。认知无线电技术允许两个用户即主用户和次用户共享同一段频谱，次用户在不影响主用户性能的前提下接入主用户的频谱，从而提高了频谱利用率，缓解了无线通信技术的发展带来的频谱资源紧张的问题。无线供电技术摆脱了电源设备的限制，通过收集环境中信号的能量，为网络中的设备进行供电，提高了能量利用率。在认知无线供电网络中，利用无线供电技术对主用户或者次用户进行供电，次用户在不影响主用户性能甚至能改善其性能的前提下接入主用户频谱。

本发明提出了一种中断约束下的认知无线供电网络资源分配方法，在认知无线供电网络中，次用户通过为主用户进行无线供电，换取接入主用户频谱的传输机会，从而达到双赢的目的。为了保证主用户的服务质量，主用户的中断时隙数即主用户未达到目标传输速率的时隙数不能高于预定义阈值。本发明假设所有时隙的信道增益都是先验已知，在满足主用户中断约束的条件下，以最大化次用户的传输速率为目标，提出了一种对时间、子载波和功率进行优化分配的资源分配方法。

发明内容

发明目的：本发明针对认知无线供电网络，假设所有时隙的信道增益都是先验已知，提出了一种主用户中断约束下的资源分配方法，该方法在保证主用户服务质量的前提下，优化了次用户的性能。

技术方案：为实现上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种中断约束下的认知无线供电网络资源分配方法，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个子载波上发射机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：