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专利号: 2018100409844
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种异构蜂窝网络中基于SWIPT的功率控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)、初始化系统参数,建立最大化系统能效优化模型,并将该最大化系统能效优化模型转化为基站发射功率-用户端功率分流系数间的联合优化问题,并通过数学构造和变量替换方法将原问题做等价转化,使其在数学处理上得到简化;

2)、然后,在固定用户端功率分流系数ρk的情况下,采用拉格朗日对偶原理求解,并根据KKT条件得到 并将所得的 代入原问题,采用同样的方法得到用户端的最优功率分流系数值

3)、最后根据所得的基站最优发射功率值 和用户端最优功率分流系数值 并结合二分法得到系统的最优能效值所述步骤1)初始化系统参数包括: Ptotal,rp,rλ,其中, 表示宏基站到小蜂窝用户的信道增益, 表示宏基站对小蜂窝用户的干扰信号功率, 表示信息解码引入的噪声功率, 表示接收端天线噪声功率,Ptotal表示小蜂窝基站最大总发射功率,rp表示功率收敛门限,rλ表示能效收敛门限;

所述步骤1)最大化系统能效定义为小蜂窝系统和速率-小蜂窝基站总发射功率间的比值,表示为其中,表示Rk表示第k个小蜂窝的系统容量,Pc表示基站的静态功耗,vk表示小蜂窝基站的发射波束成形矩阵,SINRk表示第k个小蜂窝用户的信号干扰和噪声比,γk表示第k个小蜂窝用户的最低QoS阈值,Ek表示第k个小蜂窝用户采集到的能量,ek表示第k个小蜂窝用户的最低能量采集阈值;

通过数学构造和变量替换将原问题转化为小蜂窝基站发射功率-用户端功率分流系数间的联合优化问题具体包括:令 hK表示小蜂窝基站到K个小蜂窝用户的信道增益, 为

零空间的正交基, fk没有实际的意义,通过变量替换使问题得到简化表示为其中,W表示系统带宽,ρk表示用户k的功率分流系数,ζk表示用户k的能量转化效率,η表示宏用户的最低QoS阈值, 表示用户k的接收端天线噪声功率;

所述步骤2)采用拉格朗日对偶方法将原问题转化为等价无约束优化问题,原问题的拉格朗日对偶函数表示为其中,αk,βk,υk表示相对应的拉格朗日乘子,

则原问题可转化为等价无约束优化问题,表示为

在固定功率分流系数ρk的情况下,令 根据KKT条件可

得小蜂窝基站的功率控制方案,表示为

然后采用次梯度迭代方法更新拉格朗日乘子,表示为

通过迭代得到小蜂窝基站的最优功率控制方案

将最优功率控制方案代入原问题,采用相同的方法可以得到用户端的最优功率分流系数 并采用分式规划理论,将 和 代入下式最后采用二分法求解系统可得系统最优能效值,F(λ)是分式规划理论的目标函数,即要找到一个λ,使得F(λ)=0。