一种电力混合业务资源优化方法、装置、设备及介质制造方法及图纸

本发明专利技术属于电力混合业务网络与物联网领域，具体涉及一种电力混合业务资源优化方法、装置、设备及介质。该方法综合考虑信道资源与功率，提出了联合信道选择与功率分配的系统吞吐量最大化问题。由于该问题离散变量与连续变量同时存在，信道选择与功率分配间存在耦合，求解难度大。将其拆解为2个子问题，提出了基于匹配的信道选择算法以及基于注水法的功率分配算法，通过迭代2个子问题实现资源分配问题的优化，提高了系统的吞吐量，有效提升系统性能，相较于现有技术，计算量小。计算量小。计算量小。

【技术实现步骤摘要】
一种电力混合业务资源优化方法、装置、设备及介质


[0001]本专利技术属于电力混合业务网络与物联网领域，具体涉及一种电力混合业务资源优化方法、装置、设备及介质。

技术介绍

[0002]5G技术的电力物联网正在快速建设，随之产生的是用电信息采集、输变电状态检测以及精准负荷控制等新型电力物联网络。为了满足这些业务对高数据速率、低延迟、可靠性、能源效率等的更高需求，国际电信联盟(International Telecommunication Union，ITU)提出了三种服务类型：大机型通信(mMTC)、增强移动宽带(eMBB)和超可靠低延迟通信(URLLC)。URLLC业务是5G电力网络中的主要挑战。URLLC业务针对的是可靠性极高、端到端延迟较低的短报文传输。基于URLLC技术的电力物联网能够快速传输用电信息，快速进行远程控制。
[0003]利用穷举法可以解决URLLC中的信道选择问题，即穷尽出现的问题每一种可能的情况，从而解决问题。穷举法是利用循环把各种可能出现的情况都走一遍，把满足要求的结果筛选出来。虽然穷举法可以找到最优结果，但其复杂度过高。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种电力混合业务资源优化方法、装置、设备及介质。综合考虑信道资源与功率，提出了基于匹配的信道选择算法以及基于注水法的功率分配算法，实现资源分配问题的优化，提高了系统的吞吐量，有效提升系统性能，相较于现有技术，计算量小。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术的第一方面，提供了一种电力混合业务资源优化方法，包括如下步骤确定目标电力物联网络系统中，信道的带宽、子信道的个数、子信道的信噪比、URLLC业务传输块长和信道色散；基于所述信道的带宽、子信道的个数、子信道的信噪比、URLLC业务传输块长和信道色散，以目标电力物联网络系统的吞吐量最大为目标，构建优化模型；确定所述优化模型的约束条件；基于所述约束条件对优化模型进行求解，将优化结果作为目标电力物联网络系统中每个URLLC用户的子信道选择和功率分配方案。
[0006]进一步的，在构建优化模型的步骤中，构建的优化模型如下：进一步的，在构建优化模型的步骤中，构建的优化模型如下：进一步的，在构建优化模型的步骤中，构建的优化模型如下：
其中，是系统的吞吐量；P
U
是URLLC用户分配的功率集合；C
U
是URLLC用户与基站之间的信道选择集合；为URLLC用户n在子信道l分配的功率；为URLLC用户的最大分配功率；表示URLLC用户占用子信道；为基站的总发射功率；为系统的吞吐量最小值。
[0007]进一步的，系统的吞吐量R如下式所示：进一步的，系统的吞吐量R如下式所示：其中，L表示子信道数量；N
U
表示URLLC用户数量；表示URLLC用户n在子信道l中的吞吐量；为信道的带宽；为URLLC用户在子信道中的信噪比；为URLLC业务传输块长；表示信道色散；是的逆函数。
[0008]进一步的，所述基于所述约束条件对所述优化模型进行求解的步骤，具体包括如下：将所述优化模型的求解分解为两个子问题；在满足所述约束条件的前提下，在第一个子问题中，基于匹配算法为每个URLLC用户分配子信道；在第二个子问题中，对已分配好的子信道执行注水功率分配，得到每个用户的分配功率。
[0009]进一步的，所述基于匹配算法为每个URLLC用户分配子信道的步骤，具体包括如下：给出一个初始匹配；其中，URLLC用户和子信道之间随机匹配，得到多个匹配对；基于所述初始匹配，预估各URLLC用户分别在子信道中能够获取的吞吐量；对于一URLLC用户，将预估的所述吞吐量与预设的吞吐量阈值进行比较，当预估的所述吞吐量小于吞吐量阈值时，判断URLLC用户采用当前子信道传输时容易发生中断，为容易发生中断的URLLC用户重新分配子信道，使初始匹配中不存在容易发生中断的URLLC用户；随机选择两个不同的匹配对，将两个匹配对的子信道进行交换，计算交换后两个匹配对的效用；根据计算的效用，判断交换后是否得到阻塞对，如果得到阻塞对，则执行交换操
作；继续进行交换过程，直到没有阻塞对为止，将此时的匹配结果作为URLLC用户的子信道分配结果。
[0010]进一步的，所述对已分配好的子信道执行注水功率分配，得到每个用户的分配功率的步骤，具体包括如下：采用注水法，对信道功率进行分配，将功率分配问题具体描述为：采用注水法，对信道功率进行分配，将功率分配问题具体描述为：采用注水法，对信道功率进行分配，将功率分配问题具体描述为：采用注水法，对信道功率进行分配，将功率分配问题具体描述为：采用注水法，对信道功率进行分配，将功率分配问题具体描述为：其中，为子信道等效信道增益，为子信道中所分配到的功率，，表示所有子信道分配的功率的集合，表示子信道的吞吐量。
[0011]进一步的，对所述功率分配问题进行求解：构造拉格朗日函数：构造拉格朗日函数：其中，,,,,为拉格朗日乘子；对求偏导，得到：求偏导，得到：令，上式表示为：其中，为注水时的水位；设置每个子信道中有一个URLLC用户，得到每个子信道内URLLC用户分配的功率。
[0012]本专利技术的第二方面，提供了一种电力混合业务资源优化装置，包括：
第一确定模块，用于确定目标电力物联网络系统中，信道的带宽、子信道的个数、子信道的信噪比、URLLC业务传输块长和信道色散；模型构建模块，用于基于所述信道的带宽、子信道的个数、子信道的信噪比、URLLC业务传输块长和信道色散，以目标电力物联网络系统的吞吐量最大为目标，构建优化模型；第二确定模块，用于确定所述优化模型的约束条件；求解模块，用于基于所述约束条件对优化模型进行求解，将优化结果作为目标电力物联网络系统中每个URLLC用户的子信道选择和功率分配方案。
[0013]本专利技术的第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序以实现上述的电力混合业务资源优化方法。
[0014]本专利技术的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现上述的电力混合业务资源优化方法。
[0015]与现有技术相比较，本专利技术的有益效果如下：本专利技术所提供的电力混合业务资源优化方法，综合考虑信道资源与功率，提出了联合信道选择与功率分配的系统吞吐量最大化问题。由于该问题离散变量与连续变量同时存在，信道选择与功率分配间存在耦合，求解难度大。将其拆解为2个子问题，提出了基于匹配的信道选择算法以及基于注水法的功率分配算法，通过迭代2个子问题实现资源分配问题的优化，提高了系统的吞吐量，有效提升系统性能，相较于现有技术，计算量小。
附图说明
[0016]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例一种电力混合业务资源优化方法的流程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力混合业务资源优化方法，其特征在于，包括如下步骤：确定目标电力物联网络系统中，信道的带宽、子信道的个数、子信道的信噪比、URLLC业务传输块长和信道色散；基于所述信道的带宽、子信道的个数、子信道的信噪比、URLLC业务传输块长和信道色散，以目标电力物联网络系统的吞吐量最大为目标，构建优化模型；确定所述优化模型的约束条件；基于所述约束条件对优化模型进行求解，将优化结果作为目标电力物联网络系统中每个URLLC用户的子信道选择和功率分配方案。2.根据权利要求1所述的电力混合业务资源优化方法，其特征在于，在构建优化模型的步骤中，构建的优化模型如下：步骤中，构建的优化模型如下：步骤中，构建的优化模型如下：步骤中，构建的优化模型如下：步骤中，构建的优化模型如下：步骤中，构建的优化模型如下：其中，是系统的吞吐量；P
U
是URLLC用户分配的功率集合；C
U
是URLLC用户与基站之间的信道选择集合；为URLLC用户n在子信道l分配的功率；为URLLC用户的最大分配功率；表示URLLC用户占用子信道；为基站的总发射功率；为系统的吞吐量最小值。3.根据权利要求2所述的电力混合业务资源优化方法，其特征在于，系统的吞吐量R如下式所示：下式所示：其中，L表示子信道数量；N
U
表示URLLC用户数量；表示URLLC用户n在子信道l中的吞吐量；为信道的带宽；为URLLC用户在子信道中的信噪比；为URLLC业务传输块长；表示信道色散；是的逆函数。
4.根据权利要求3所述的电力混合业务资源优化方法，其特征在于，所述基于所述约束条件对所述优化模型进行求解的步骤，具体包括如下：将所述优化模型的求解分解为两个子问题；在满足所述约束条件的前提下，在第一个子问题中，基于匹配算法为每个URLLC用户分配子信道；在第二个子问题中，对已分配好的子信道执行注水功率分配，得到每个用户的分配功率。5.根据权利要求4所述的电力混合业务资源优化方法，其特征在于，所述基于匹配算法为每个URLLC用户分配子信道的步骤，具体包括如下：给出一个初始匹配；其中，URLLC用户和子信道之间随机匹配，得到多个匹配对；基于所述初始匹配，预估各URLLC用户分别在子信道中能够获取的吞吐量；对于一URLLC用户，将预估的所述吞吐量与预设的吞吐量阈值进行比较，当预估的所述吞吐量小于吞吐量阈值时，判断URLLC用户采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：张颖，谢欢，杜书，陈少磊，杨波，马玫，彭伟夫，赵波，张月，张乐，李兴，樊雪婷，张秋铭，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司信息通信公司，
类型：发明
国别省市：