[发明专利]一种多跳认知无线网络的能量与信道分配方法及装置

权利要求书

1.一种多跳认知无线网络的能量与信道分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.获取物联网节点的能量队列、数据队列和预设的虚拟队列；所述虚拟队列用于控制所述物联网节点的数据延迟；

S2.根据所述能量队列、数据队列和虚拟队列构建李雅普诺夫函数的偏移减效函数；

S3.以最小化所述偏移减效函数的线性上界作为优化目标，对所述偏移减效函数的线性上界进行优化，得到物联网节点从环境中获取的能量、采集的数据、丢弃的数据量和链路信道分配；

S4.将所述从环境中获取的能量、采集的数据、丢弃的数据量和链路信道分配分发给物联网节点，所述从环境中获取的能量用于物联网节点更新能量队列，所述采集的数据用于物联网节点更新数据队列，所述丢弃的数据量用于物联网节点更新虚拟队列，所述链路信道分配用于物联网节点分配通信链路及信道；

步骤S2中，所述偏移减效函数如式(1)所示：

式(1)中，Δ_V(t)为偏移减效函数，Δ(t)为李雅普诺夫函数的偏移，V为预设的非负权值，n为物联网节点，N为物联网节点的集合，ψ(·)为预设的二阶可导的非减凹函数，z_n(t)为物联网节点n在时隙t采集的数据量，σ为任意大于1的常数，ϑ 为ψ(·)的最大一阶导数，d_n(t)为物联网节点n在时隙t丢弃的数据量。

2.根据权利要求1所述的多跳认知无线网络的能量与信道分配方法，其特征在于：步骤S3中，所述偏移减效函数的线性上界如式(2)所示：

Q＝C+Γ(t) (2)

式(2)中，Q为线性上界，C为预设的常数，Γ(t)为多项式函数；

Γ(t)如式(3)所示，

式(3)中，n为物联网节点，N为物联网节点的集合，d_n(t)为物联网节点n在时隙t丢弃的数据量，M_n(t)为物联网节点n在时隙t的数据队列，G_n(t)为物联网节点n在时隙t的虚拟队列，V为预设的非负权值，σ为任意大于1的常数，ϑ 为ψ(·)的最大一阶导数，s_n(t)为物联网节点n在时隙t从环境中获取的能量，Π为物联网节点的电池容量，W_n(t)为物联网节点n在时隙t的能量队列，z_n(t)为物联网节点n在时隙t采集的数据量，J_H为物联网节点采集单位数据的能耗，ψ(·)为预设的二阶可导的非减凹函数，为在时隙t信道k是否被分配给链路m的表达式，为链路m在时隙t时使用信道k的信道容量，D_m为链路m的目标物联网节点，F_m为链路m的源物联网节点，j_n(t)为描述物联网节点n在时隙t的数据队列状态的变量，J_T为物联网节点发送数据的功率，k为信道，K为信道集合，m为链路，L为链路集合。