【技术实现步骤摘要】
一种多跳认知无线网络的能量与信道分配方法及装置
本专利技术涉及物联网
，尤其涉及一种多跳认知无线网络的能量与信道分配方法及装置。
技术介绍
随着物联网(InternetofThings，IoT)技术的蓬勃发展，万物互联互通的时代正在到来。无线电技术作为物联网感知层的关键技之一，对于推动物联网的发展至关重要。然而，无线电应用技术的井喷式发展，使得频谱成为了一种稀缺的资源。为了充分利用频谱资源，学术界提出了一种认知无线电网络，它使得非授权用户可以以机会接入的方式使用空闲的频谱。此外，由于无线信道的广播特性，多个非授权用户接入同一空闲频谱时可能会互相干扰。对于某些恶劣环境下IoT设备，其电池在能量耗尽后往往难以更换或人工更换成本极高，进而影响整个网络的寿命。能量获取技术的出现和发展为解决这一问题提供了新的思路。目前，具备能量获取功能的IoT设备已经开始规模应用。配备能量获取模块(EnergyHarvestingModule，EHM)和认知无线模块(CognitiveRadioModule，CRM)的IoT设备...
【技术保护点】
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：/nS1.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；/nS2.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；/nS3.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；/nS4.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...
【技术特征摘要】
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。
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S2中，所述偏移减效函数如式(1)所示：
式(1)中，ΔV(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，zn(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，dn(t)为物联网节点n在时隙t丢弃的数据量。
3.根据权利要求2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，dn(t)为物联网节点n在时隙t丢弃的数据量，Mn(t)为物联网节点n在时隙t的数据队列，Gn(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，sn(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，Wn(t)为物联网节点n在时隙t的能量队列，zn(t)为物联网节点n在时隙t采集的数据量，JH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，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张德宇，谭龙，任炬，张尧学，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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