[发明专利]一种基于多射频信号能量采集的多传感器网络资源调度方法

权利要求书

1.一种基于多射频信号能量采集的多传感器网络资源调度方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：确定多传感器无线能量传输系统的节点数量，包括多源节点、多传感器和信息处理终端的位置信息；确定信道质量，包括多源节点与多传感器间信道状态信息和多传感器与数据处理终端的信道状态信息；根据实际业务需求，确定多传感器信息传输的数据包大小；

步骤2：采用基于电路的实际非线性能量采集模型对接收到的多射频信号进行整合处理，进行能量采集，基于该非线性能量采集模型构建用户采集的能量与多源节点发射功率间的数学模型获取用户采集的能量；

步骤3：多传感器通过消耗在第一阶段中采集的能量以时分复用的方式依次传输自己的数据短包至同一终端，公平考虑所有传感器的可靠性传输，将所有传感器短包传输的最大误块率作为系统可靠性的衡量指标，基于此构建传感器短包传输误块率与短包传输码长和源节点发射功率间的数学模型；

步骤4：在多源节点总功率和多传感器短包传输总码长有限的情况下，通过联合优化多源节点发射功率和多传感器的短包传输码长，构建传感器短包传输最大误块率最小化的优化问题，并将原问题拆解为两个子问题：功率分配问题和码长分配问题；

步骤5：在功率分配问题中，固定传感器的短包传输码长，解耦源节点对系统可靠性的直接关联，引入松弛变量，即传感器的发射功率，然后采用连续凸近似算法将原问题塑造为多个凸的局部问题，利用迭代算法获得功率分配问题的次优解；

步骤6：在码长分配问题中，固定多源节点的发射功率，对所构建的问题中非凸约束进行连续凸近似，在传感器短包传输总码长有限的情况下，通过迭代算法优化各个传感器码长，获得码长分配问题的次优解；

步骤7：交替执行步骤5中的功率分配和步骤6中的码长分配，基于每一轮迭代更新功率和码长的调度策略，若迭代优化得到的最小化的最大传输误块率与前一轮迭代结果相差值小于收敛条件，则迭代结束，获得该无线供电通信网络的功率、码长资源分配结果，否则返回步骤5，继续下一轮功率和码长的交替优化。

2.根据权利要求1所述的一种基于多射频信号能量采集的多传感器网络资源调度方法，其特征在于，所述步骤1中，源节点集合和传感器集合分别定义为：

S＝{S_j},j∈{1,...,M}

U＝{U_i},i∈{1,...,N}

其中，j为源节点编号，S_j表示编号为j的源节点，M表示源节点的数量，i为传感器节点编号，U_i表示编号为i的传感器，N表示传感器节点的数量，终端节点表示为D。

3.根据权利要求2所述的一种基于多射频信号能量采集的多传感器网络资源调度方法，其特征在于，步骤1所述的信道增益中，第j个源节点S_j与第i个传感器U_i间的信道增益定义为z_i,j，第i个传感器U_i与终端D间的信道增益定义为z_2,i；

步骤1所述的多传感器短包数据包集合定义为

k＝{k_i},i∈{1,...,N}

其中k_i表示从传感器i传输的短数据包的数据量，单位为比特。

4.根据权利要求3所述的一种基于多射频信号能量采集的多传感器网络资源调度方法，其特征在于，所述步骤2中，能量传输阶段中，M个源节点同时以广播的方式给N个用户发射射频信号，M个源节点的发射功率集合定义为：

P＝{P_j},j∈{1,...,M}

其中P_j表示源节点S_j的发射功率，相应的，每个用户U_i会收到一组射频信号，功率定义为：

其中Q_i,j(P_j)表示从第j个源节点，即S_j中获得的功率，其被定义为：

Q_i,j(P_j)＝P_jz_i,j。