集之前一段时间内无线信道状态的历史测量值，然后利用相关的预测方法预测无线信道 状态的变化情况。所述预测方法可采用现有技术中的预测方法，如卡尔曼滤波预测方法或 神经网络方法。无线发射端模块109所涉及的参数包括：系统发送时隙长度T 1，频谱单元 信道带宽B，频带单元信道总数N，最大总发射功率P_。
[0069] 所述能量控制模块106根据环境能量收集模块104所收集的环境能量、负载的能 耗状况、储能模块107中的超级电容与电池状态的状态，控制环境能量收集模块104的激活 与休眠、超级电容与电池的充放电状态。
[0070] 能量控制模块106在实现控制时，涉及下列参数：控制电池充放电转换的超级电 容能量门限电池充放电深度电压门限CZf与W i电池充放电电流#与g &能量控制 模块106基于这些参数，采用如下的控制规则对超级电容与电池的充放电状态进行联合控 制：
[0071] (1)、为保证电池循环寿命，设置电池充放电深度门限电压?/f与1^,即当电池电 压低于G时，电池不再进行放电，而当电池电压高于Xf时，电池不再进行充电；
[0072] (2)、为维持电池性能，采用恒流充放电方式，充放电电流分别为if与,结合电 池充放电深度门限设置，使电池始终处于恒流快充与快放阶段，此时电池电压的上升与下 降与时间呈近似线性关系；
[0073] (3)、当超级电容存储容量低于门限值巧I且能量收集输入功率Peh大于无线发射 端负载消耗功率时，即P eh >匕，收集的能量与消耗的能量之差将储存进超级电容，同时：
[0074] (3-1)、当电池电压大于放电深度门限时，电池放电，放出的能量存入超级电 容；
[0075] (3-2)、当电池电压小于放电深度门限巧时，电池进入休眠状态；
[0076] (4)、当超级电容存储容量低于门限值瓦I且能量收集输入功率小于负载消耗功 率时，即P EH〈Pp则有：
[0077] (4-1)、当电池电压大于放电深度门限的时，且电池放电功率（由电池放电电流及 电池当前电压决定）与能量收集输入功率之和大于负载消耗功率时，电池放电，放出的能 量加上收集输入的能量与负载消耗的能量之差存入超级电容；
[0078] (4-2)、否则，系统无法正常供电，无线发射端模块109关闭；
[0079] (5)、当超级电容存储容量高于门限值^ .且能量收集输入功率大于负载消耗功 率时，则：
[0080] (5-1)、当电池电压小于充电深度门限时，电池充电，超级电容充放电状态由收 集能量输入减去负载消耗能量后与电池充电所需能量的大小关系决定；
[0081] (5-2)、当电池电压大于充电深度门限C/f时，电池休眠，收集能量输入与负载消耗 能量之差存入超级电容，直至超级电容充满，则关闭环境能量收集模块104 ;
[0082] (6)、当超级电容存储容量高于门限值且能量收集输入功率小于负载消耗功 率时，则：
[0083] (6-1)、当电池电压小于充电深度门限CZe时，电池充电，超级电容放电，放出的能 量与能量收集输入一起满足电池充电及负载消耗所需能量；
[0084] (6-2)、当电池电压大于充电深度门限(〈"时，电池休眠，超级电容放电，放出的能 量与能量收集输入一起满足负载消耗所需能量。
[0085] 能量控制模块106基于上述规则生成用于对储能模块107中的超级电容与电池的 充放电进行控制的命令，以及对无线发射端模块109和环境能量收集模块104的控制命令。
[0086] 所述能量行为建模模块101实现了有效反映超级电容与电池的能量控制机制和 能量流动的模型化描述。能量行为建模模块101为能量控制模块106所采用的控制规则建 立模型，进而依据当前收集能量输入、超级电池及电池状态，在每个系统传输时隙i对超级 电容及电池的充放电状态、能量流动状态以及趋势进行模型化输出，从而为发送控制决策 模块102制定发送方案控制决策提供依据。
[0087] 参考图3,所述能量行为建模模块101首先需要为能量控制规则建立传输时隙i时 整个能量控制机制的状态机模型；然后根据所建立的状态机模型，抽取整合各独立状态，导 出相应代数来表示状态机模型。
[0088] 图4为能量行为建模模块101依据能量控制规则所建立的状态机模型的示意图， 该状态机模型反映了各种状态间的变化情况。在该状态机模型中，非功率变量的下标i代 表该变量在传输时隙i起始时的取值，功率变量下标i表示传输时隙i期间该变量的取值， .gf表示超级电容在传输时隙i起始时已存储的能量，表示电池在传输时隙i起始时的电 压，Es为超级电容所能存储的最大能量。
[0089] 能量行为建模模块101所导出的用于表示状态机模型中各独立状态的代数表示 如下：
[0092] 其中为电池恒流放电时，电池电压对于电流的近似斜率；
[0099] 其中 <为电池恒流充电时，电池电压对于电流的近似斜率；
[0104] 能量行为建模模块101将上述各状态的代数表示模型输出到发送控制决策模块 102,为发送方案控制提供依据。
[0105] 发送控制决策模块102所做出的决策包括多个方面，如确定发送方案控制准则、 确定或更新发送方案有效时长、数据包调度、建立发送方案调度时序层次、确定电池预期充 放电次序、确定有效时长内各时隙数据包信道分配及数据包发送功率。图5为发送控制决 策模块102做发送控制决策的流程，其包括下列步骤：
[0106] 步骤5-1、结合能量行为建模模块101所输出的能量行为模型，建立如下控制准 则：
[0107] (A)在满足数据包发送时延要求情况下，以最大化每个控制决策有效时长结束后 电池中所存储能量（或电池电压）为目标；
[0108] (B)在有数据包需要传输时，发送方案应能保证无线发射端始终处于工作状态，不 会出现由于供能不足导致发射端非正常关闭的情况；
[0109] (C)在有数据包传输时，发送方案应能保证没有任何能量溢出，即不会出现由于能 量收集输入过大导致能量收集输入端非正常关闭；
[0110] (D)充分考虑电池的响应速度，避免电池频繁的充放电状态转换；
[0111] (E)每个数据包对应分配一个无线频谱信道，数据包可并行传输，当所有无线频谱 信道全部分配完时，剩余数据包将暂时缓存；
[0112] (F)每个数据包需在其时延要求的时限前发送完毕；
[0113] (G)通过能量收集状态预测、无线信道状态预测、数据包缓存信息以及数据包到达 预测，在发送方案控制决策时间点时，系统已知未来一段时间内的能量收集状态、无线信道 状态以及数据包到达的确切时间及数据包的大小与时延要求。该时间段长度表示为T P。
[0114] 步骤5-2、依据数据包缓存模块108中的数据包缓存信息（主要用到数据包的时延 要求，即各数据包必须发送完毕的截止期限）及数据包到达预测信息，确定或更新发送方 案控制决策的有效时长。包括：
[0115] 步骤5-2-1、令当前时隙为i。，数据包缓存模块108中已缓存且未被调度发送的数 据包数目为M cild，根据数据包到达预测信息，已知i JTp时间段内到达数据包的数目为M_ ;
[0116] 步骤5-2-2、根据数据包的时延要求，将已缓存及即将到达的数据包按照其 所需发送完毕的截止期限按照从小到大排列，令排列完毕后的数据包索引为m，m = 1，2,...，Μ^+Μ_，各数据包所需发送完毕的截止期限为
相 应到达时间计为
其中
为数据包m的实际到达时 间（即将当前已缓冲的数据包的到达时间计为当前时隙iD);
[0117] 步骤5-2-3、当前发送方案控制决策只涉及iQ+TP时间段内截止的数据包，计算所 涉及数据包范围M th满足
[0118] 搜索在截止时限后一段时间不存在任何数据包需要发送（即在该 段时间内无数据包剩余且无数据包到达）的数据包，设其集合为Φ，则有
[0119] 步骤5-2-4、当前发送方案控制决策的有效时长由如下方法确定：
即以最近的无数据包发送时间点为有效时长截止时 间；
[0121] 否则，
，即以％+ΤΡ时