[发明专利]一种无线供电的用户协作系统资源分配方法

说明书

本发明公开了一种无线供电的用户协作系统资源分配方法，该方法采用的通信系统模型包括混合接入点HAP、M个非合作的用户节点以及2N个合作用户的节点，其中合作用户中每两个用户节点组成一个合作用户对，该方法在用户满足总得时间限制的情况，HAP为每个用户分配相应的时间资源，减小了“双远近效应”的影响。以无线供电通信网络的总吞吐量为优化目标，针对最优化问题，采用两部求解方法，获得了最优的时间分配的闭式解以及提出了合作用户对功率分配的方法。与等时间和等功率分配的方法相比，提供的时间和功率分配的方法，极大的提高了系统的吞吐量。

技术领域

本发明涉及一种无线供电的用户协作系统资源分配方法，适用于合作用户对采用Alamouti空时编码方式下的用户时间资源和功率的分配。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，无线用户的数量急剧的增加，在传统的无线网络中，如传感器网络、蜂窝网、室内wifi以及小小区网络，无线设备由可更换或者可充电的电池驱动。因此网络的运行受到了极大的限制。虽然定期更换电池或者给电池充电是一种办法，但是对具有上千个节点的传感器网络来说这是不方便的，对于安置在有毒环境中的设备这是危险的，对于植入到人体内的设备来说这甚至是不可能的。因此这一问题亟待解决。

最近出现的射频能量获取技术可以有效的延长能量受限的无线网络的使用寿命。因为无线设备可以连续的从周围的无线电环境中获取能量。应用能量获取技术无线供能通信网络引起了极大的关注。无线供能通信网络采用TDMA协议用户在下行阶段从混合接入点HAP发射的能量信号获取能量，此后用户在上行阶段向混合接入点传输信息。在网络的供电时间和信息发送的时间满足一定时间限制，以及每个用户满足相应的服务质量需求时，HAP基于用户的信道信息为每个用户分配相应的资源，提高了网络的性能。

无线供电通信网络中存在“双远近效应”的问题，即距离混合接入点远的用户在下行阶段获得的能量少，在上行阶段传送信息需要消耗更多的能量，因此远距离的次级用户具有较低的吞吐量。传统的最大吞吐量资源分配的方法给用户造成了极大的不公平。针对以上问题，对无线供电通信网络中用户采用的合作方式以及资源分配的问题展开深入的研究，提出了提出更符合实际的用户合作方式和资源分配方法。

发明内容

本发明的目的在于克服无线供电通信网络中“双远近效应”造成的距离HAP远的用户吞吐量低的问题，合作用户对采用Alamouti空时编码传输信息，基于用户的信道增益，提供了一种无线供电的用户协作系统资源分配方法。与等时间和等功率分配的方法相比，提供的时间和功率分配的方法，极大的提高了系统的吞吐量。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种无线供电的用户协作系统资源分配方法，该方法采用的通信系统模型包括混合接入点HAP、M个非合作的用户节点以及2N个合作用户的节点，其中合作用户中每两个用户节点组成一个合作用户对，该方法包括如下步骤：

时间资源划分为N+M+1个时隙，每个用户节点不具有能量供给，每次与HAP通信前由HAP充电；第一个时隙，HAP利用射频技术给网络中所有的用户节点充电；接下来的N个时隙，网络中的N个合作用户对依次和HAP通信；接下来的M个时隙，网络中的非合作用户依次和HAP通信。

本发明进一步的改进在于，网络中的每一个合作用户对对采用三时隙的Alamouti空时编码进行通信。

本发明进一步的改进在于，每个合作用户对的吞吐量随时间资源分配和功率分配策略的不同而不同，具体情况如下：