[发明专利]一种无线携能通信网络中最小化上下行链路传输时间方法

权利要求书

1.一种无线携能通信网络中最小化上下行链路传输时间方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤1：源节点在下行链路中将携能信号广播给n个用户节点，传播时间为τ₀，用户节点通过功率分配，将一部分信号转化为能量，一部分信号解码为信息；用户节点通过捕获的能量，在上行链路中，将信息传输给源节点，每个用户传输的时间为τ_i，目标是最小化

步骤2：每个用户节点i在下行链路中接收源节点的数据量为R_D＝τ₀log₂(1+Ph_iα_i)，每个用户节点i所捕获的能量为E_i＝ξPh_i(1-α_i)τ₀，源节点接收每个用户节点i的数据量为其中，h_i表示下行链路中源节点和用户节点i之间的信道增益，α_i表示用户节点i的功率分配因子，ξ表示能量转化效率，g_i表示用户节点i到源节点的信道增益；

步骤3：根据步骤1、步骤2所描述，建立如下数学模型：

Q

s.t. 0≤α_i≤1 ①

P≤P_max ②

P_max表示源节点发射功率的最大值，R_D表示用户节点接收到的数据量，表示用户节点接收到源节点数据量的服务质量，R_U,i表示源节点接收到每个用户节点i的数据量，表示源节点接收到每个用户节点i的数据量的服务质量；

①是功率分配因子约束，②是源节点发射功率约束，③是源节点发送的数据量约束，④是每个用户节点i发送的数据量的约束；

步骤4：证明当P＝P_max时，问题得最优解，从而求得P；

步骤5：根据约束条件③得证明在取等号时，求得最小的从而求出α_i；

步骤6：通过步骤4、步骤5，得出通过此公式证明关于τ₀是一个凸函数，因此通过黄金分割搜索，找到最优的τ₀；

步骤7：确定黄金分割搜索的起始值A和结束值B，A是满足③④约束的最小τ₀值，B可认为是一个足够大的值，即在[A,B]内，肯定存在最小的τ₀值；

步骤8：用黄金分割搜索算法迭代算法求τ₀，公式表示成表达式为τ_i＝f_i(τ₀)，用黄金分割算法求τ₀；

步骤9：根据τ₀，计算其他变量，使值最小；

步骤10：结束。

2.如权利要求1所述的一种无线携能通信网络中最小化上下行链路传输时间方法，其特征在于，所述步骤8中，黄金分割算法求τ₀的过程如下：

8.1)初始化A,B；

8.2)判断B-A是否大于δ，δ表示一个足够小的数，大于则执行8.3)，否则执行8.6)；

8.3)设置a＝A+0.382(B-A)，b＝A+0.618(B-A)；

8.4)判断是否成立，成立：A＝a，否则：B＝b

8.5)执行8.2)；

8.6)输出(A-B)/2，结束。

3.如权利要求1或2所述的一种无线携能通信网络中最小化上下行链路传输时间方法，其特征在于，所述步骤4中，假设P为P_j，0≤P_j＜P_max，对于公式R_D＝τ₀log₂(1+Ph_iα_i)，随着P的增加，其他量不变时，τ₀减少；对于公式E_i＝ξPh_i(1-α_i)τ₀，随着P增加，其他量不变时，E_i增加，对于公式E_i增加，τ_i减少；综上，随着P的增加，求得的的最小值不断减少，因此，当P为P_max时，求得最小的