[发明专利]一种集能型无线中继网络最大化系统吞吐量的在线控制方法

摘要

一种集能型无线中继网络最大化系统吞吐量的在线控制方法,包括以下步骤：1)集能型无线中继网络中，通过最佳中继选择以及联合时间调度和功率控制实现端到端系统吞吐量最大化，其中，优化问题描述为一个多变量优化；2)将问题P1分解为中继选择和联合时间调度及功率分配两个子问题；3)针对中继节点k转发容量的求解得到最佳中继，最佳中继通过实现最大化总吞吐量得到最优化时间调度和功率分配本发明提供一种在集能型无线中继网络中通过最佳中继选择和联合时间调度及功率分配实现以最大吞吐量、最大化系统效益的可再生能量在线控制方法。

主权项

一种集能型无线中继网络最大化系统吞吐量的在线控制方法，其特征在于：所述控制方法包括如下步骤：1)集能型无线中继网络中，通过最佳中继选择以及联合时间调度和功率控制实现端到端系统吞吐量最大化，其中，优化问题描述为一个多变量优化：P1:受限于：ekt+1＝min{Ekt+ekt,Emax,k}‑pr,kt(1‑τkt)Lxk，dkt+1＝min{rs,ktL+dkt,Qmax,k}‑rr,ktLxk，0≤τkt≤1，rs,kt＝Wτktlog(1+hs,ktps,t)，rr,kt＝W(1‑τkt)log(1+hr,ktpr,kt)，在此，问题P1的各参数定义如下：W：网络带宽；hs,kt：时隙t内源节点到中继节点k的信道增益；hr,kt：时隙t内中继节点k到目的节点的信道增益；ps,t：源节点在时隙t的传输功率；pr,kt：中继节点k在时隙t的传输功率；rs,kt：源节点在时隙t的数据率；rr,kt：中继节点在时隙t的数据率；xk：中继选择变量；τkt：源节点在时隙t的传输时间；1‑τkt：中继节点k在时隙t的传输时间；Ekt：中继节点k在时隙t时所采集的能量；ekt：中继节点k在时隙t时电池中的储能量；Emax,k：中继节点k的电池最大容量；dkt：中继节点k在时隙t的数据缓存队列；Qmax,k：中继节点k的数据缓存容量；T：传输时隙数；L：单个时隙长度；K：中继节点数；2)将问题P1分解为中继选择和联合时间调度及功率分配两个子问题，其中，中继选择的过程如下：步骤2.1：对于所有中继节点，以中继节点k为例，根据传输时段前的N个时隙内的信道状态信息ω‑n，求信道增益hs,k和hr,k，以及采集的能量Ek；步骤2.2：中继节点k根据信道增益和采集的能量，即hs,kt，hr,kt和Ek，在不考虑有限的中继数据缓存和储能电池的情况下计算其转发容量Fk并将该值反馈给源节点；步骤2.3：源节点根据各个中继节点反馈的转发容量，比较Fk值大小，选出最大的Fk*并将该中继节点k*作为最佳中继，设置为1，其余中继节点的中继选择变量xk置0；3)在每个时隙内，被选中的最佳中继k*根据自身储能电池和数据缓存情况，按尽最大努力的传输策略对源节点向目的节点传送的数据进行转发，联合时间调度及功率分配的过程如下：步骤3.1：对于时隙t，最佳中继k*分别估计信道增益和储能电池以及数据缓存队列步骤3.2：在考虑储能电池和数据缓存队列的因果性约束的情况下，在时隙t内，最佳中继通过实现最大化总吞吐量以得到最优化时间调度和功率分配步骤3.3：最佳中继节点k*将所得到的最优化时间调度和功率分配反馈给源节点，源节点将在传输时间内向最佳中继节点k*发送数据。