WLAN中合作式功率控制算法研究

王帥等

摘要：在WLAN中，延遲有限，網絡整體消耗能量最小化的功率控制算法研究較少。對于該問題進行建模分析，通過理論推導，將該非凸優化問題轉化成廣義幾何規劃問題。經過分析，將問題近似為線性規劃，并給出全局優化算法。對于WLAN中，多個無線接入設備在一定傳輸時間內的信道情況進行預測，給出延遲有限能量最小化的集中式在線算法。實驗結果顯示，采用提出的信道預測方法，在線算法的計算結果與集中式算法結果較為接近。

關鍵詞：延遲有限； 能量最小化； 廣義幾何規劃

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A文章編號：2095-2163（2014）01-0088-03

0引言

在WLAN場景下，進行節點的功率控制是其基本研究任務。多數情況下，是通過控制各個通訊節點的發射功率，使系統的吞吐量最大化[1-2]。

在給定用戶需要傳輸的數據量后，進行功率控制的目的就變為最小化各個通訊節點的總能量消耗[3]。但是各個節點對于傳輸數據的時間有一定的約束，不允許為了減小能量的消耗而降低發射功率并且拖延傳輸時間[4]。因此，需要對各個通訊節點的發射功率進行控制，并在滿足一定的傳輸延遲的條件下，實現最小化網絡總能量消耗。

在WLAN場景中，經常存在多對節點同時通訊的情況。多對無線通訊節點會互相干擾，使得互相的傳輸速率下降。如圖1所示，節點1、2的通訊即受到了節點3、4及節點5、6通訊的干擾。為了保證通訊的實時性，節點間通訊必須在一定時間內至少傳輸一定的數據量，同時，無線節點的能量也是有限的，因而應當盡量減少無線節點的能量消耗。本課題在圖1的場景下，通過控制各個通訊節點的發射功率，使得各個無線節點在有限通訊時間的約束下，達到了最小化總能量消耗。

分析建模，經過數學推導，得到了通訊時間有限總體消耗能量最小化的功率控制問題模型，對于該問題進行了分析，并提出了分支限界法解決該問題。在該問題進行形式化后，即將原問題轉化為一個廣義幾何規劃問題。根據分析，應用分支限界的思想，得到了該問題的全局最優解。利用求解廣義幾何規劃的算法，得到了一個延遲有限總體能量消耗最小化的集中式功率控制的在線算法，并對未來時刻的信道進行了預測。

參考文獻：

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[5]LIU S Y， WANG C F， LIU L X. A new global optimization algorithm for solving generalized geometric programming[J]. Mathematical Problems in Engineering， 2010， 3（5）： 1120-1132.