1.一种面向无线供电网络的时间分配优化方法,其特征在于,包括以下步骤:第一步:获取网络状态信息,包括:用户i在帧r下的实际数据队列积压 用户i在帧r下的实际能量队列积压 用户i在帧r下的虚拟数据队列积压Qi[r];用户i在帧r下的虚拟能量队列积压Zi[r];用户i在帧r下H-AP节点的信道增益gi[r];来自于自于高斯白噪声的信噪比差距Γ;循环对称负高斯分布的方差σ2;用户i在帧r下从自然界采集的能量εi[r];每一帧下H-AP用于给每个用户无线充电的时间τ0,其最大值不能超过τmax;用户i在帧r下在τ0时间内从H-AP节点获取的电能Ei[r];用户i在帧r下传输给H-AP节点的数据量Ri[r];
用户i在帧r下的传输功率Pi[r],其最大值不能超过Pmax;
对于分配给每个用户用于向H-AP传输数据的时间τi[r]、每个用户向H-AP传输数据所消耗掉的自身能量ηi[r]以及每个用户从自然界获取数据的速率λi[r],有以下的吞吐量最大化问题:
0≤λi[r]≤λmax,i=1,2,3...k
0≤Pi[r]≤Pmax,i=1,2,3...k
0<τi[r]<τmax,i=1,2,3...k其中:
f(τi[r],ηi[r])=Zi[r]ηi[r]+Qi[r]Ri[r],g(λi[r])=Qi[r]λi[r]-VU(λi[r]),V表示李亚普诺夫算法惩罚参数,U(λi[r])表示效用函数,这个函数是递增的且二次可导,满足严格凹函数,并且初始有界满足U(0)=0,用效用函数来描述吞吐速率,效用函数表示为U(x)=log2(1+x);
第二步:取初始k值为1,为qk取定初始范围qk∈[qmin,qmax],qmin为大于等于0的常数,为qk赋值qk=(qmin+qmax)/2,并令qk与 比较大小,sup{A}表示取A上确界,则有以下问题:
0≤λi[r]≤λmax,i=1,2,3...k
0≤Pi[r]≤Pmax,i=1,2,3...k
0<τi[r]<τmax,i=1,2,3...k其中:q*表示qk范围内的任一解;
第三步:第二步中的问题由三个变量λi[r]、τi[r]与ηi[r]组成,由于这三个变量之间不具有耦合性,则可以将第二步中的问题分解为两个子问题:子问题P1:
子问题P2:
而由于每个用户之间不存在耦合干扰,则可以将子问题P1与子问题P2分解为对每个用户i均有:子问题P3:
子问题P4:
第四步:获取第三步所求出的每个用户i在帧r下的λi[r]、τi[r]与ηi[r],然后代入若 则令qmax=qk,k=k+1,并回到第二步;若 则令qmin=qk,k=k+1,并回到第二步;若视为最优值,则继续第五步,其中κ为设定的精度值;
第五步:通过以上步骤获取每个用户i在帧r下的λi[r]、τi[r]与ηi[r],并更新用户i在帧r下的数据队列:更新用户i在帧r下的能量队列:
并将r+1的网络队列积压信息传输到网络状态中,重复以上步骤直至系统稳定且数据吞吐量效用函数达到收敛。