一种中继辅助的无线携能通信系统的能效优化方法技术方案

本发明专利技术提供了一种中继辅助的无线携能通信系统的能效优化方法，属于通信技术领域。该方法首先结合基站传输功率、用户功率分配因子和中继功率分割因子，将系统的能量效率优化模型建立为非凸优化模型，然后将所述非凸优化模型分解为三个优化子问题，再采用DinkelBach方法以及基于对数函数性质的一阶泰勒展开级数，将所述非凸的优化子问题转换为可解的凸优化问题，最后求解所述的优化模型，根据求解结果以对所述能量效率进行优化。本发明专利技术采用交替迭代优化方式，可以使算法避免陷入局部最优，同时采用后一步的输入是前一步的输出的策略，可以不用在整个定义域内进行搜索，从而能够降低算法的计算复杂度，使运行时间显著缩短。使运行时间显著缩短。使运行时间显著缩短。

【技术实现步骤摘要】
一种中继辅助的无线携能通信系统的能效优化方法


[0001]本专利技术属于通信
，尤其涉及一种基于无线携能通信(SWIPT)的中继辅助的协作式非正交多址接入系统的能量效率优化方法。

技术介绍

[0002]在通信网络中，长距离通信的效率往往十分低下，这是因为通信信号在传输的过程中会受到障碍物和衰落效应的影响，导致信号在传输的过程中就已经损失了大量的能量，为了实现超长距离通信，就必须增大基站的发射功率，然而一味地增加发射功率，必然会带来基站负载过大、通信运营成本过高等高额代价。通过在基站与目的节点之间部署中继，中继将接收到的来自基站的信号重新编译处理，而后转发至目的节点，达到弥补由衰落效应带来的信号强度降低，以及绕过障碍物进行传输的目的。这就是所谓的协作通信。
[0003]考虑到未来通信用户数量的不断增加，那么如何实现各个小区的通信全覆盖成为一个很大的挑战。仅依靠宏基站根本无法解决这一问题，此时必然会引入大量的中继节点以协助通信盲区内的用户建立起与基站的数据连接。然而，新增加的中继节点会进一步占用系统频谱资源，因此，研究如何将非正交多址本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中继辅助的无线携能通信系统的能效优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，结合基站传输功率、用户功率分配因子和中继功率分割因子，将系统的能量效率优化模型建立为非凸优化模型；步骤2，将所述非凸优化模型分解为三个非凸的优化子问题模型，采用DinkelBach方法以及基于对数函数性质的一阶泰勒展开级数，将非凸的优化子问题模型转换为可解的凸优化问题模型；步骤3，求解凸优化问题模型，根据求解结果对能量效率进行优化。2.根据权利要求1所述的一种中继辅助的无线携能通信系统的能效优化方法，其特征在于，步骤1的具体方式为：结合基站传输功率、用户功率分配因子和中继功率分割因子，将系统的能量效率优化模型描述为：模型描述为：其中，P
s
表示基站的发射功率，α表示用户功率分配因子，β表示中继功率分割因子，P
c
表示系统功耗，R
n
表示近端用户U
n
处的可达速率，表示远端用户U
f
处的可达速率，r
th1
和r
th2
表示最小数据速率阈值，E
min
表示满足协作传输的最小收集能量，P
max
和P
min
表示基站发射功率的上下界，h1、h2和g1分别表示基站到U
n
、U
n
到U
f
和基站到U
f
的信道系数，σ
12
和分别表示在中继用户和远端用户处由于从射频到基带转化过程中，在信道产生的均值为0的高斯白噪声的方差，η表示能量转化效率。3.根据权利要求1所述的一种中继辅助的无线携能通信系统的能效优化方法，其特征在于，步骤2中的三个非凸的优化子问题模型分别为：1)基站传输功率优化子问题：
采用DinkelBach方法以及基于对数函数性质的一阶泰勒展开级数，将其转换为可解的优化问题，具体为：优化问题，具体为：其中，根据对数函数的性质对进行变换得到的，具体表达式为由于系统和率的存在，目标函数是非凸的；的第三项用一阶泰勒公式展开，该公式近似为仿射函数；在p0处的一阶泰勒展开式为其中ξ为泰勒余项，则系统总和速率改写为
其中，在p0给定的情况下，Φ是一个常数：第二项约束如下式优化问题重新表述为优化问题重新表述为经过以上变换，基站发射功率优化子问题已转换为一个凸优化问题；2...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛亮，王春节，申妍燕，李子达，龚璇，祝龙，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：