基于GASE的TDMA无线Mesh网络资源分配方法

摘要

本发明公开了一种基于面积频谱效率GASE的TDMA无线Mesh网络的资源分配方法，主要解决无线网络能耗的激增所引起的网络能量效率低的问题。其技术方案是：以面积频谱效率为优化目标，建立优化模型；将模型分解为功率分配模型和时隙分配模型；采用非线性单纯形法和内点罚函数法求解功率分配模型，在功率分配的基础上采用分支定界法求解时隙分配模型，完成对时隙的分配，即对资源的分配。本发明在实现TDMA无线Mesh网络的资源分配的同时，考虑了功率分配，从而提高了网络的能量利用效率，降低了网络的能耗，可用于TDMA无线Mesh网络。

主权项

基于GASE的TDMA无线Mesh网络资源分配方法，包括：(1)根据面积频谱效率GASE的表达式K_lt,建立TDMA无线Mesh网络的优化模型：$\begin{array}{cc}max& \eta =\underset{l\in E}{\Sigma }\underset{t\in T}{\Sigma }{x}_{lt}·K_{lt}\end{array}$式中,η为点到点信道的面积频谱效率，x_lt为链路l的时隙分配因子，取值为0‑1的二值变量；E为链路的集合，T为时隙的集合，K_lt为点到点信道中链路l的面积频谱效率值。上述优化模型约束条件为：每个时隙只能分配给一条链路；时隙的分配要满足每条链路传输速率的要求；第i个节点和第j节点构成的链路(i，j)上的信号与干扰加噪声比SINR应大于或等于系统给定的阈值，以保证在每个时隙上的服务质量满足要求；每个时隙每条链路上分配的功率不超过系统发送的最大阈值；每个时隙每条链路上分配的功率不小于系统接收的最小阈值；(2)将上述优化模型分解为功率分配模型和时隙分配模型两部分：(2a)建立功率分配模型：max K_lt(P_lt)，其中链路l面积频谱效率K_lt是功率P_lt的函数，该分配模型有两条约束：每个时隙每条链路上分配的功率不应超过系统发送的最大阈值，每个时隙每条链路上分配的功率不应小于系统接收的最小阈值；(2b)采用内点罚函数法和非线性单纯形法对功率分配模型进行求解，得到最大面积频谱效率矩阵：m＝1,2…node,n＝1,2…node,m≠n，其中node为链路中的节点，Lnum表示网络中的链路数；(2c)基于上述功率分配的结果，建立时隙分配模型：η为点到点信道的面积频谱效率；该时隙分配模型有三条约束：(Ⅰ)每个时隙只能分配给一条链路，(II)时隙的分配满足每条链路的传输速率要求，(III)x_lt是取值为0或1的二值变量；(2d)采用分支定界法对时隙分配模型进行求解，得到时隙分配矩阵：其中t表示时隙数，矩阵的元素均为0或1，将矩阵的元素代入可求得η的最大值η_max，即完成Mesh网络中对资源的分配。