[发明专利]基于物联网无线能量传输的资源分配与功率控制方法

权利要求书

1.一种基于物联网无线能量传输的资源分配与功率控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1.对基站进行无线能量传输分析，构建最小化基站无线能量传输能耗模型根据如下公式确定最小化基站无线能量传输能耗模型

其中，n为物联网中的信道编号，n∈N；k为物联网中的终端编号；τ为无线能量传输的时间分配系数；T为物联网终端的任务截止期；为终端k分配的具有最大信道功率增益的信道；K为物联网的终端数目；为在无线能量传输的下行时隙τ×T，基站在终端k分配的子信道n∈N上的下行传输功率；为在任务数据迁移的上行时隙(1-τ)×T，终端k在分配子信道n∈N上的上行传输功率；x_k,n为终端k分配信道n∈N的指示变量；为终端k在上行时隙(1-τ)×T的上行传输速率；为终端k在上行时隙(1-τ)×T的上行传输速率的最小值；为终端k本地操作产生的电路能耗；为终端迁移任务数据产生的能耗；E_k为终端收集到的能量；

S2.基于终端迁移任务数据量和信道功率增益，对信道进行分配处理，得到信道分配结果；根据如下步骤对信道进行分配：

S21：初始化处理信道指示变量，并计算各子信道的信道功率增益；

S22：按照终端迁移任务数据量大小对终端降序排序，然后按照信道功率增益大小对子信道降序排序；

S23：每次循环地从终端降序序列中顺次选择终端序号k，按照子信道降序顺序，为终端分配1条子信道，构成终端的子信道集合；

S24：基于子信道集合，从终端k分配的信道中，选择最大信道功率增益对应的信道作为终端k的无线能量传输信道；

S3.根据信道分配结果，对最小化基站无线能量传输能耗模型进行转换处理，得到固定信道下的最小化基站无线能量传输能耗模型

S4.根据最小化基站无线能量传输能耗模型使用搜索算法对无线能量传输时间分配系数τ进行处理，将终端上行传输功率最小值对应的时间分配系数τ作为最优时间分配系数τ^*；

S5.基于最小化基站无线能量传输能耗模型根据最优时间分配系数τ^*，以得到所有终端上行传输功率之和的最小值为目标，对终端上行传输功率进行分配，得到终端上行传输功率；

S6.利用终端收集到的能量与终端消耗的能量相等的原理，根据终端上行传输功率，计算得到基站下行传输功率；根据如下公式确定基站下行传输功率：

其中，k为物联网中的终端编号，k∈K；K为物联网的终端数目；为终端k本地操作产生的电路能耗；τ为无线能量传输的时间分配系数；T为物联网终端的任务截止期；为终端k分配的具有最大信道功率增益的信道，N_k为信道集合；ζ为能量捕获模块的能量转换效率；为终端k在子信道上的信道功率增益；为在无线能量传输的下行时隙τ×T，基站在终端k分配的子信道上的下行传输功率；为在任务数据迁移的上行时隙(1-τ)×T，终端k在分配子信道集合N_k上的上行传输功率之和最小值。

2.根据权利要求1所述的基于物联网无线能量传输的资源分配与功率控制方法，其特征在于：步骤S3中，根据如下公式确定最小化基站无线能量传输能耗模型

其中，n为物联网中的信道编号，n∈N；k为物联网中的终端编号；τ为无线能量传输的时间分配系数；T为物联网终端的任务截止期；为终端k分配的具有最大信道功率增益的信道；K为物联网的终端数目；为在无线能量传输的下行时隙τ×T，基站在终端k分配的子信道n∈N上的下行传输功率；为在任务数据迁移的上行时隙(1-τ)×T，终端k在分配子信道n∈N上的上行传输功率；为终端k在上行时隙(1-τ)×T的上行传输速率；为终端k在上行时隙(1-τ)×T的上行传输速率的最小值；为终端k本地操作产生的电路能耗；为终端迁移任务数据产生的能耗；E_k为终端收集到的能量。