蜂窝网络中的功率分配方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种蜂窝网络中的功率分配方法和系统，包括：RRU对太阳能采集装置进行监测从而得到太阳能能量收集信息,并将其及RRU子信道的历史信息发送给BBU；BBU根据接收到的RRU子信道的历史信息得到RRU子信道状态信息预测值；BBU根据得到的RRU子信道状态信息预测值和接收到的RRU太阳能能量收集信息确定RRU的发射功率和储能电池工作状态信息的决策信息；RRU根据BBU对其发射功率和储能电池工作状态信息的决策信息，调整RRU的发射功率和储能电池的工作状态。本发明专利技术提供方法和系统，以最优化系统吞吐量和可再生能源利用率为目标，提出了基于协作传输的可再生能源供能蜂窝网络系统的功率分配方法和系统。

【技术实现步骤摘要】
蜂窝网络中的功率分配方法和系统
本专利技术涉及无线通信
，尤其涉及一种蜂窝网络中的功率分配方法和系统。
技术介绍
随着智能终端与多媒体业务的普及，移动通信网络能耗移动通信网络能耗(以及碳排放量)呈几何倍数增长。据统计，信息通信产业(InformationCommunicationTechnology，ICT)占全球每年温室气体排放量的2％-3％，并且这一比例以每年9％的速度增长，到2020年将增长1倍，其中移动通信为ICT产业中能耗与碳排放增长速度最快的领域(其中基站能耗约占80％，相当于80亿度电)。因此，降低移动通信网络能耗、碳排放量成为当前移动通信网络，以及未来第五代(5G)移动通信网络的重要目标之一。可再生能源提供通信所需的过程中无石化能源消耗与碳排放等价，将可再生能源(如太阳能、风能等)引入移动通信网络是降低碳排放的有效手段，并得到了广泛的关注。J.Lei,R.Yates等人在“IEEETrans.WirelessCommunications,Feb.2009,vol.8,no.2,pp.547-551.”《Agenericmodelforoptimizingsingle-hoptransmissionpolicyofreplenishablesensors》提出了可再生能源供能传感器网络中的高能效传输算法。V.Sharma,U.Mukherji等人在“IEEETrans.WirelessCommun.,Apr.2010,vol.9,pp.1326-1336.”《Optimalenergymanagementpoliciesforenergyharvestingsensornodes》提出了以最大化吞吐量为目标的能量管理策略。C.K.Ho，R.Zhang在“IEEETrans.SignalProcess.,vol.60,pp.4808–4818,Sep.2012.”《OptimalEnergyAllocationforWirelessCommunicationswithEnergyHarvestingConstraints》提出了以最小传输时延为目标的数据包调度与功率分配方案。K.Tutuncuoglu，A.Yener在“IEEETrans.WirelessCommunications,Mar.2012,vol.11,no.3,pp.1180-1189.”《Optimumtransmissionpoliciesforbatterylimitedenergyharvestingnodes》提出了静态信道中在给定传输时间下最大化传输比特数的传输策略。协作传输技术是有效提高系统频谱效率和能量效率的有效方法，该技术通过传输节点间移动用户信道信息和数据信息的交互，多个传输节点对移动用户进行联合传输，从而提高边缘用户的吞吐量和高数据传输率的覆盖范围，减小边缘用户的干扰，提高小区吞吐量。由于可再生能源(如，太阳能)受到自然条件(如，光照强度)与所部属的能量采集装置尺寸(如，太阳能板尺寸)的影响，单位时间所获取的能量有限并且具有随机性。综上所述，移动通信网络中联合考虑可再生能源和协作传输技术，未来前景巨大。然而，现有研究局限于非协作传输环境，没有考虑协作传输的情况。如何提供基于协作传输的太阳能供能蜂窝网络中的功率分配方法及系统，保证满足能量使用约束的同时提高系统吞吐量和可再生能源利用率，现有技术中基本上还没有相关的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供了一种基于协作传输的太阳能供能蜂窝网络中的功率分配方法和系统。为实现上述目的，本专利技术提供了一种蜂窝网络中的功率分配方法，所述方法包括：射频拉远单元RRU对太阳能采集装置进行监测从而得到太阳能能量收集信息，并将所述太阳能能量收集信息和RRU子信道的历史信息发送给室内基带处理单元BBU；所述BBU根据接收到的所述RRU子信道的历史信息得到RRU子信道状态信息预测值；所述BBU根据所述RRU子信道状态信息预测值和接收到的所述RRU太阳能能量收集信息确定所述RRU的发射功率和储能电池工作状态信息的决策信息；所述RRU根据所述BBU对其所述发射功率和所述储能电池工作状态信息的决策信息，调整所述RRU的发射功率和储能电池的工作状态。优选地，所述BBU采用信道预测方法得到所述RRU子信道状态信息预测值。优选地，所述BBU确定所述RRU的发射功率包括：计算第i个时间间隔内所述RRUl在子信道n上的信道增益噪声比：其中，为第i个时间间隔内所述RRU在子信道n上的信道增益噪声比，i∈{1,2,...,M+1}，n∈{1,2,...,N}，l为不同的RRU标识，N为各RRU的子信道个数，M+1为时间间隔个数，Gn,l,i为第i个时间间隔RRUl在子信道n上的大尺度路径损耗，hn,l,i为第i个时间间隔RRUl在子信道n上的瑞利衰落信道增益，σ2为噪声功率。优选地，所述BBU确定所述RRU的发射功率还包括：计算第i个时间间隔内所述RRU在子信道n上的发射功率优选地，所述计算第i个时间间隔内所述RRU在子信道n上的发射功率包括求优化模型的最优解，其中：优化模型为：约束条件为：其中，m'∈{1,2,...,M}，m∈{1,2,...,M+1}，l∈{1,2,...,L}，第i个时间间隔RRU在子信道n上的数据速率用表示，第i个时间间隔内RRUl消耗的能量用表示，ξ＝ε/η,ε为峰均比，η为RRU中功率放大器效率，L表示RRU个数，(·)+代表的运算为(·)+＝max{0,·}，PC为RRU中其它模块功率，为恒定值或通过监测模块实时监测得到，El,i为得到的RRUl在第i个时间间隔内的太阳能能量收集信息；通过对所述优化模型求最优解，计算第i个时间间隔内所述RRU在子信道n上的发射功率优选地，对所述优化模型求最优解具体包括：选择精度值Δoff，{αl,m'υ}和{βl,mυ}初始值，其中，υ为迭代次数，初始值为0，m'∈{1,2,...,M}，m∈{1,2,...,M+1}；第i个时间间隔RRUl在子信道n上的发射功率用表示，其中(·)+代表的运算为(·)+＝max{0,·}；对和进行求解，获得和的值，其中，Emax为储能电池容量，μυ和κυ为迭代步长；取υ＝υ+1；判断是否满足迭代终止条件：和若上述迭代终止条件满足，则停止迭代计算，pn,l,i即为最优发射功率否则，重新计算pn,l,i，进行新一轮的迭代求解。优选地，所述BBU确定RRU储能电池的工作状态具体包括：所述BBU根据RRUl,的发射功率和太阳能能量收集情况{El,1,El,2,...}确定所述RRUl的储能电池的工作状态，包括以下步骤：取i＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝网络中的功率分配方法，其特征在于，所述方法包括：射频拉远单元RRU对太阳能采集装置进行监测从而得到太阳能能量收集信息，并将所述太阳能能量收集信息和RRU子信道的历史信息发送给室内基带处理单元BBU；所述BBU根据接收到的所述RRU子信道的历史信息得到RRU子信道状态信息预测值；所述BBU根据所述RRU子信道状态信息预测值和接收到的所述RRU太阳能能量收集信息确定所述RRU的发射功率和储能电池工作状态信息的决策信息；所述RRU根据所述BBU对其所述发射功率和所述储能电池工作状态信息的决策信息，调整所述RRU的发射功率和储能电池的工作状态。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝网络中的功率分配方法，其特征在于，所述方法包括：射频拉远单元RRU对太阳能采集装置进行监测从而得到太阳能能量收集信息，并将所述太阳能能量收集信息和RRU子信道的历史信息发送给室内基带处理单元BBU；所述BBU根据接收到的所述RRU子信道的历史信息得到RRU子信道状态信息预测值；所述BBU根据所述RRU子信道状态信息预测值和接收到的所述RRU太阳能能量收集信息确定所述RRU的发射功率和储能电池工作状态信息的决策信息；所述RRU根据所述BBU对其所述发射功率和所述储能电池工作状态信息的决策信息，调整所述RRU的发射功率和储能电池的工作状态。2.如权利要求1所述的蜂窝网络中的功率分配方法，其特征在于，所述BBU采用信道预测方法得到所述RRU子信道状态信息预测值。3.如权利要求1所述的蜂窝网络中的功率分配方法，其特征在于，所述BBU确定所述RRU的发射功率包括：计算第i个时间间隔内RRUl在子信道n上的信道增益噪声比：其中，为第i个时间间隔内所述RRU在子信道n上的信道增益噪声比，i∈{1,2,...,M+1}，n∈{1,2,...,N}，l为不同的RRU标识，N为各RRU的子信道个数，M+1为时间间隔个数，Gn,l,i为第i个时间间隔RRUl在子信道n上的大尺度路径损耗，hn,l,i为第i个时间间隔RRUl在子信道n上的瑞利衰落信道增益，σ2为噪声功率。4.如权利要求1或3所述的蜂窝网络中的功率分配方法，其特征在于，所述BBU确定所述RRU的发射功率还包括：计算第i个时间间隔内所述RRU在子信道n上的发射功率5.如权利要求4所述的蜂窝网络中的功率分配方法，其特征在于，所述计算第i个时间间隔内所述RRU在子信道n上的发射功率包括求优化模型的最优解，其中：优化模型为：约束条件为：其中，m'∈{1,2,...,M}，m∈{1,2,...,M+1}，l∈{1,2,...,L}，第i个时间间隔RRU在子信道n上的数据速率用表示，第i个时间间隔内RRUl消耗的能量用表示，所述Emax为储能电池容量，si为每个时间间隔长度，ξ＝ε/η,ε为峰均比，η为RRU中功率放大器效率，L表示RRU个数，(·)+代表的运算为(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽珏，李宏佳，陈鑫，霍冬冬，王恒，慈松，赵志军，谭红艳，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11