【技术实现步骤摘要】
基于全双工自回程的无线供能蜂窝物联网资源优化方法
本专利技术属于无线通信与物联网
，尤其涉及基于全双工自回程的无线供能蜂窝物联网资源优化方法。
技术介绍
蜂窝物联网充分利用蜂窝网络的网络优势来部署物联网服务，在覆盖范围、连接数量、成本、功耗、架构等方面具有显著优势，是物联网大规模应用最重要的解决方案之一。然而，随着节点数量和小蜂窝基站数量的快速增长，巨大的小蜂窝基站回程传输成本和节点供能问题成为制约蜂窝物联网规模的瓶颈。针对异构蜂窝基站回程传输问题，基于干扰消除的全双工无线自回程技术能够避免由有线回程带来的巨额基础设施开销，可以随小蜂窝基站进行灵活部署，从而能显著降低回程传输成本。另一方面，随着无线能量收集技术的不断成熟，通过在网络中部署少量无线供能装置，能以极少的成本实现对大规模节点的供能，所以无线供能物联网已成为解决物联网节点供能问题的有效手段。将全双工无线自回程引入无线供能蜂窝物联网，可以发挥两者优势，综合解决回程传输成本和节点供能问题，因此受到业界广泛关注。已有学者进行了研究，代表性的工...
【技术保护点】
1.基于全双工自回程的无线供能蜂窝物联网资源优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，在无线供能蜂窝物联网节点时分多址回传数据场景下，分别构建网络运营商收益优化模型和无线能量传输装置收益优化模型，进而建立表征网络运营商和无线能量传输装置收益互作用关系的Stackelberg博弈模型；/n步骤2，对无线能量传输装置收益优化模型求解，并将结果带入网络运营商收益优化模型进行消元；/n步骤3，对网络运营商收益优化模型进行化简，得到简化模型；将简化模型转化为双凸模型，通过交替迭代得到优化结果；/n步骤4，根据步骤3的优化结果，对网络资源进行优化。/n
【技术特征摘要】
1.基于全双工自回程的无线供能蜂窝物联网资源优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在无线供能蜂窝物联网节点时分多址回传数据场景下，分别构建网络运营商收益优化模型和无线能量传输装置收益优化模型，进而建立表征网络运营商和无线能量传输装置收益互作用关系的Stackelberg博弈模型；
步骤2，对无线能量传输装置收益优化模型求解，并将结果带入网络运营商收益优化模型进行消元；
步骤3，对网络运营商收益优化模型进行化简，得到简化模型；将简化模型转化为双凸模型，通过交替迭代得到优化结果；
步骤4，根据步骤3的优化结果，对网络资源进行优化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
所述Stackelberg博弈模型由网络运营商收益优化模型和无线能量传输装置收益优化模型组成，其中网络运营商作为领导者，无线能量传输装置作为跟随者；
所述网络运营商收益优化模型，如下所示：
目标函数：
约束条件：
其中，J表示蜂窝物联网的小蜂窝基站集合，集合中的单个小蜂窝基站用j表示；N表示网络传感器节点集合，集合中的单个传感器节点用n表示；M表示无线能量传输装置集合，集合中的单个无线能量传输装置用m表示；变量zj表示小蜂窝基站j的上行传输时隙长度；二进制变量xn,j表示传感器节点n和小蜂窝基站j之间的连接关系，xn,j＝1表示传感器节点n连接到小蜂窝基站j，xn,j＝0表示传感器节点n没有连接到小蜂窝基站j；变量yn,j表示传感器节点n向小蜂窝基站j传输数据的时长；变量Cm表示网络运营商支付给无线能量传输装置m的单位功率报酬；Rj表示小蜂窝基站j向宏蜂窝网关传输数据的可达速率，表示为其中B表示小蜂窝基站的频带宽度，Pj表示小蜂窝基站j的发送功率，Hj表示小蜂窝基站j到宏蜂窝网关的信道增益，N0表示背景噪声的功率谱密度；ψ表示网络运营商的网络资源成本系数；λ表示网络运营商的回程传输成本系数；Rn,j表示传感器节点n向小蜂窝基站j传输数据的可达速率，表示为：
其中表示传感器节点n到小蜂窝基站j的信道增益，ε表示能量转换系数，Pm表示无线能量传输装置用m的发送功率，表示无线能量传输装置用m到传感器节点n的信道增益，θ表示干扰消除系数；
γ表示网络运营商功能成本系数；ln表示传感器节点n的传输文件数据量；
所述无线能量传输装置收益优化模型，如下所示：
目标函数：
约束条件...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱晨鸣，成聿伦，王强，彭凤强，
申请(专利权)人：中通服咨询设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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