[发明专利]一种双向中继网络下的能量优化方法

摘要

本发明一种双向中继网络下的能量优化方法，将能量消耗转化为分段规划的求和问题，当问题为凸时，采用传统的凸优化的方法进行优化，当凸条件不满足时，先给定传输功率，得到最优的信噪比阈值；然后基于最优的信噪比阈值，采用迭代算法寻找系统的最优功耗，在满足各个设备通信要求的前提下，使得系统的总能耗最小化，相比传统的最大功率传输策略，通过本发明的能量优化方法会减少65％的能耗。

主权项

1.一种双向中继网络下的能量优化方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1、将系统的总能量损耗表示为分段求和模型，则系统优化模型可以表示为：受限于并且变量s_k＞0,t_k＞0,1≤k≤F；其中，移动终端用户表示为N＝{n_i,1≤i≤|N|},F为系统通信链路数，F＝2|N|+2，θ为功率放大器输出功率和消耗功率的比值；P_tr(v₁,v₂)表示从到成功传输数据的传输功率，n_B为基站、n_R为中继节点；γ₀(v₁,v₂)为从到成功传输数据的SNR阈值；P_ct,P_cr,P_id分别表示除了功率放大器外的传输方的电路功率、接收方的电路功率和空闲功率；表示从到的信道增益；E[g]表示信道增益的数学期望；r_i^u,r_i^d表示移动终端用户n_i的上行和下行速率需求；上述公式中e为自然常数、W为信道带宽、N₀为噪声功率谱密度；当系统优化模型满足凸条件时，必须满足：其中表示最大传输功率；A_min为满足如下式子的A的最小值：其中，表示最小的SNR阈值，表示最大的SNR阈值；此时采用传统的凸优化方法进行能量优化；步骤2、当系统优化模型不满足凸条件时(1)求出给定传输功率s_k时的最优信噪比阈值其中满足那么系统优化模型可以转化为受限于并且变量s_k＞0,t_k＞0,1≤k≤F；定义(2)根据最优的信噪比阈值通过迭代算法进一步优化传输功率s_k：首先把优化问题的限制放开到搜索得到每条单链路能耗Z(s_k)最优化的s_k，这样得到s_k值是最优的，当所有链路总时间不满足小于1的限制条件时，寻找相同时间步长且能耗增加最少的链路，然后减少该种链路的时间，直至所有链路总时间小于1。