1.一种多跳蜂窝网络的低能耗传输方法,其特征在于,包括:
根据多跳蜂窝网络结构生成有向图,确定基站、终端与中继之间的有向传输路径;
确定所述有向传输路径的速率限制、容量限制、发射功率限制、不循环限制、流量守恒限制,以及优化目标;
根据所述有向传输路径的速率限制、容量限制、发射功率限制、不循环限制、流量守恒限制,以及优化目标,获得最优路径选取解集、数据流传输速率、以及各节点发射功率;
根据所述最优路径选取解集、数据流传输速率、以及各节点发射功率,在多跳蜂窝网络中以最小能耗进行传输。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据多跳蜂窝网络结构生成有向图,确定基站、终端与中继之间的有向传输路径包括:
获取所述多跳蜂窝网络结构基站、终端与中继各自的数量;
获取所述多跳蜂窝网络结构基站、终端与中继的两两连接关系;
根据所述多跳蜂窝网络结构基站、终端与中继各自的数量与两两连接关系,确定基站与终端之间的有向传输路径。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,确定所述有向传输路径的速率限制、容量限制、发射功率限制、不循环限制、流量守恒限制包括;
获取所述基站与终端之间的有向传输路径上的传输速率,确定所述每条有向传输路径上的传输速率都满足用户服务质量要求预先指定的最小传输速率;
确定指定链路的链路容量,并根据指定有向传输路径是否经过指定链路、指定有向传输路径上的传输速率、与指定链路的链路容量,确定任一链路所承载传输速率之和小于该链路容量;
根据指定链路的传输功率与指定节点接口的发射功率上限,确定任一节点的需求发射功率可以被满足;
根据指定有向传输路径是否经过指定链路,确定所述有向传输路径中不存在环路;
根据指定有向传输路径是否经过指定链路与指定有向传输路径上的传输速率,确定每个中继节点的流量守恒。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,确定指定链路的链路容量包括:
根据所述链路收发两端的增益、其他链路对所述指定链路e的干扰增益、网络环境对所述指定链路的噪声干扰,确定所述链路的信干比;
根据所述链路的信干比与传输带宽,确定指定链路的链路容量。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,确定所述优化目标包括:
根据每个节点的硬件功耗、传输功耗与休眠功耗,确定网络总功耗;
根据每条有向传输路径上的传输速率,确定网络总容量;
以网络总功耗尽可能小、网络总容量尽可能大为目标,确定联合优化目标函数。
6.根据权利要求4或5中任意一项所述的方法,其特征在于,根据所述有向传输路径的速率限制、容量限制、发射功率限制、不循环限制、流量守恒限制,以及优化目标,获得最优路径选取解集、数据流传输速率、以及各节点发射功率包括:
根据所述有向传输路径的速率限制、容量限制、发射功率限制、不循环限制、流量守恒限制,按照蚁群算法路径选取规则,在信息素浓度的影响下,获得满足数据流传输要求的路径解集合;
使用牛顿迭代法求解所述每个路径解集合下的最优速率与节点功率解集,并求解联合优化目标函数值;
对每次蚁群算法循环中得到的路径解集合,使用所述联合优化目标函数值更新路径中的信息素浓度;
执行蚁群算法直到算法收敛,比较每次循环的最优目标函数值并获得所述最优路径选取解集,并根据所述最优路径选取解集获得对应的数据流传输速率与各节点发射功率。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,蚁群算法路径选取规则,为多次重复执行路径选择策略,以正反馈的方式在最短路径上不断更新信息素浓度并达到优化效果的方法,其中,每只蚂蚁在进行尝试时,有预先指定的概率受该蚂蚁自身的信息素影响并选择路径,也有预先指定的概率受其他蚂蚁的信息素影响并选择路径。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述更新信息素浓度,为在两次算法循环之间,根据信息素浓度与信息素挥发系数更新信息素浓度。
9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述使用牛顿迭代法求解所述每个路径解集合下的最优速率与节点功率解集包括:
根据节点密度与链路干扰,将所述求解问题转化为有约束条件的凸优化问题;
根据拉格朗日函数,将有约束条件的凸优化问题转化为无约束条件的凸优化问题;
计算出所述无约束条件的凸优化问题的对偶函数;
使用牛顿迭代法求解所述对偶函数,获得最优速率与节点功率解集。
10.一种多跳蜂窝网络的低能耗传输装置,其特征在于,运用了如权利要求1-9中任意一项所述的方法。