基于无线能量传输的物联网数据采集系统中资源分配机制的设计

针对基于无线能量传输的物联网(Internet-of-things, IoT)数据采集系统，考虑了4种数据传输协议并分别设计了资源分配机制用于提升用户公平性。首先，当采用时分多址接入协议时，联合时隙划分和功率控制可等价转换为凸优化问题，但该方式对IoT设备侧的同步精度提出了苛刻要求。其次，为避免划分传输时隙，引入了非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)协议，并提出了基于分块坐标下降算法的机制，通过交替求解两个凸优化子问题收敛到原非凸问题的一个静止点，但该方式会引入严重的同频干扰继而降低传输性能。为平衡传输性能和实现复杂度，本文进一步设计了两种基于定长时间切片的部分NOMA协议，并分别提出了基于匹配理论和基于连续凸近似算法的联合时间片分配和功率控制机制。仿真结果验证了传输性能与实现复杂度之间的折衷关系，并展示了所提机制的收敛性以及优化结果受系统参数的影响。