1.一种无线携能通信网络中最小化上下行链路传输时间方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:步骤1:源节点在下行链路中将携能信号广播给n个用户节点,传播时间为τ0,用户节点通过功率分配,将一部分信号转化为能量,一部分信号解码为信息;用户节点通过捕获的能量,在上行链路中,将信息传输给源节点,每个用户传输的时间为τi,目标是最小化 步骤2:每个用户节点i在下行链路中接收源节点的数据量为RD=τ0log2(1+Phiαi),每个用户节点i所捕获的能量为Ei=ξPhi(1-αi)τ0,源节点接收每个用户节点i的数据量为其中,hi表示下行链路中源节点和用户节点i之间的信道增益,αi表示用户节点i的功率分配因子,ξ表示能量转化效率,gi表示用户节点i到源节点的信道增益;
步骤3:根据步骤1、步骤2所描述,建立如下数学模型:Q
s.t. 0≤αi≤1 ①
P≤Pmax ②
Pmax表示源节点发射功率的最大值,RD表示用户节点接收到的数据量,表示用户节点接收到源节点数据量的服务质量,RU,i表示源节点接收到每个用户节点i的数据量,表示源节点接收到每个用户节点i的数据量的服务质量;
①是功率分配因子约束,②是源节点发射功率约束,③是源节点发送的数据量约束,④是每个用户节点i发送的数据量的约束;
步骤4:证明当P=Pmax时,问题得最优解,从而求得P;
步骤5:根据约束条件③得证明在取等号时,求得最小的从而求出αi;
步骤6:通过步骤4、步骤5,得出通过此公式证明关于τ0是一个凸函数,因此通过黄金分割搜索,找到最优的τ0;
步骤7:确定黄金分割搜索的起始值A和结束值B,A是满足③④约束的最小τ0值,B可认为是一个足够大的值,即在[A,B]内,肯定存在最小的τ0值;
步骤8:用黄金分割搜索算法迭代算法求τ0,公式表示成表达式为τi=fi(τ0),用黄金分割算法求τ0;
步骤9:根据τ0,计算其他变量,使值最小;
步骤10:结束。
2.如权利要求1所述的一种无线携能通信网络中最小化上下行链路传输时间方法,其特征在于,所述步骤8中,黄金分割算法求τ0的过程如下:8.1)初始化A,B;
8.2)判断B-A是否大于δ,δ表示一个足够小的数,大于则执行8.3),否则执行8.6);
8.3)设置a=A+0.382(B-A),b=A+0.618(B-A);
8.4)判断是否成立,成立:A=a,否则:B=b8.5)执行8.2);
8.6)输出(A-B)/2,结束。
3.如权利要求1或2所述的一种无线携能通信网络中最小化上下行链路传输时间方法,其特征在于,所述步骤4中,假设P为Pj,0≤Pj<Pmax,对于公式RD=τ0log2(1+Phiαi),随着P的增加,其他量不变时,τ0减少;对于公式Ei=ξPhi(1-αi)τ0,随着P增加,其他量不变时,Ei增加,对于公式Ei增加,τi减少;综上,随着P的增加,求得的的最小值不断减少,因此,当P为Pmax时,求得最小的