[发明专利]一种基于加权公平的认知无线供电网络资源分配方法

说明书

本发明提出一种基于加权公平的认知无线供电网络资源分配方法，该方法采用两段协议，即每个时隙分为两个阶段，第一阶段次用户接入主用户的授权频段进行数据传输，而主用户在所有的子载波上对次用户传输的信号利用射频能量收集技术收集能量，以供下一阶段的传输使用；第二阶段，主用户与次用户利用不同的子载波同时进行数据传输。该方法在只知道当前信道增益的前提下，在主用户的能量因果约束、主用户的目标数据量约束以及次用户的传输功率约束下，以最大化主用户和次用户的加权传输数据量为目标，对时隙、子载波和功率进行优化分配。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种基于加权公平的认知无线供电网络资源分配方法，该方法在尽量保证主用户传输质量的同时优化次用户的性能。

背景技术

近年来，随着无线通信技术的飞速发展，人们对宽带的需求日益增加，然而频谱资源却日渐紧缺。为了缓解这一矛盾，一方面，人们开发了新的无线频谱进行通信，如毫米波；另一方面，提高频谱资源利用率可以缓解频谱资源的压力，如调制技术和编码技术。认知无线电技术属于第二类，在认知无线电中，主用户占用某个授权频段，次用户动态地搜索这些授权频段中的空闲频段，在保证主用户服务质量的前提条件下接入空闲频段进行数据传输。认知无线电技术充分利用了空闲频段，提高了频谱利用率。除了频谱利用率外，能量利用率的提高也是人们一直以来关注的问题。无线供电技术采用非物理接触的电能传输方式对设备进行供电，无线电广播在发射信息时，大部分的能量都四散在了空中，而这项技术便采用一种非放射性的场来聚集这些能量。无线供电技术不仅提高了能量利用率，还摆脱了设备与电源接触充电的限制，使得供电更加灵活方便。

本发明提出了一种基于加权公平的认知无线供电网络资源分配方法，采用了一个两阶段协议，在第一阶段，次用户接入主用户的授权频段进行数据传输，而主用户从次用户传输的射频信号中收集能量。在第二阶段，主用户与次用户利用不同的子载波同时进行数据传输。假设只知道当前的信道增益，本发明在尽量满足主用户服务质量要求的前提下优化次用户的性能，以最大化主用户和次用户的加权传输数据量为目标，提出了一种基于加权公平的资源分配方法，对网络中的时隙、子载波以及功率进行优化分配。

发明内容

发明目的：本发明针对认知无线供电网络，假设只知道当前信道增益，提出了一种在尽量满足主用户服务需求的前提下，优化次用户性能的资源分配方法。

技术方案：本发明提出的技术方案为：

一种基于加权公平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，所述一对主用户包括主发射机和主接收机，而所述一对次用户包括次发射机和次接收机；所述认知无线供电网络总频谱带宽被平分为N个子载波，这N个子载波的集合记为整个传输过程分为M个时隙，这M个时隙的集合记为M；

该方法包括步骤：

(1)参数设置：每个时隙分为两个阶段，记时隙j的第一阶段所占比例为第二阶段所占比例为时隙j的第一阶段，次用户接入主用户的授权频段进行数据传输，次用户在第i个子载波上的传输功率为而主用户在所有的子载波上对次用户传输的信号利用射频能量收集技术收集能量，以供下一阶段的传输使用；时隙j的第二阶段，主用户与次用户利用不同的子载波同时进行数据传输，记主用户在第i个子载波上的传输功率为次用户在第i个子载波上的传输功率为

(2)在获取当前信道增益的前提下，为每个时隙构建优化问题模型P1：

P1：

问题模型P1满足约束条件C1至C6：

C1:

C2：

C3：

C4：

C5:

C6: