[發明專利]一種移動通信中電網與認知基站間能源分配方法

有效

• 申請號: 201410480998.X
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104301985B
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 李保罡;萬彩虹
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: H04W52/34
• 分類號: H04W52/34;H04W72/04;H02J13/00
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

一種移動通信中電網與認知基站間能源分配方法，它將能量供需比作為智能電網中的供能主體與基站之間互動的主要參量，以最大凈收益為目標，建立基站下行鏈路OFDM系統的認知基站子信道和功率優化分配模型，通過對認知基站子信道和功率優化分配模型進行分步求解得到通信基站資源的分配方案，使基站發射的信息量與所消耗的能量之差最大，并保證電能供需的瞬間平衡，維護電網的穩定。本發明在認知基站子信道和功率優化分配模型中引入了能量供需比，在使智能電網提供的電力資源得到合理配置和高效利用的同時，還可保證電能供需的瞬間平衡，維護電網的穩定。

技術領域

本發明涉及一種根據能量供需比的高低來調整認知基站的耗能量，實現認知基站(電力用戶)的最大化能效比的方法，屬于通信技術領域。

背景技術

隨著智能移動終端的普及，各種高速數據應用業務快速增長，通信行業的能量消耗也以驚人的速度上升。據報道，包括蜂窩網絡在內的整個信息通信行業的能耗占到了全球二氧化碳排放量的2％。移動運營商的能耗在信息通信行業中居于最高，且移動網絡的能耗增長速度遠遠超過整個行業平均水平。據統計，無線基站(Base Station,BS)能耗已經占到移動通信的近60％。無線基站的巨大能耗也產生了大量電費支出，在成熟的歐洲市場，移動運營商大約18％的運營支出用于電費；在發展中國家印度則至少占到32％，而僅中國聯通2012年電費支出就近百億元。因此，對基站側的節能和能量有效性的研究顯得格外有意義。

智能電網中既包含傳統能源，又包含易波動的新能源，能源構成的多樣化容易導致能量的供應出現波動和起伏。此外，社會總的耗能量也在不斷變化，如何在已有的需求側響應機制下保證電能供需的瞬間平衡，維護電網的穩定，同時使電力資源得到合理配置和高效利用也成為電網迫切需要解決的問題。

目前已有不少文獻提出蜂窩網絡基站節能和提高能量有效性的方法，如有的文獻在主蜂窩與家庭基站同時具有認知能力的異構認知網絡中，基于博弈論研究頻譜共享與功率分配的能量效率問題。有的文獻對OFDMA網絡下行鏈路中的導頻信號與數據之間的功率進行分配以最大化能量效率。有的文獻對代價有效的綠色蜂窩網絡中的蜂窩半徑縮放進行研究。有的文獻對基于OFDM的認知網絡進行能量有效的子信道和功率分配。有的文獻建立下行MIMO系統能效模型，設計一個完成下行MIMO系統最優能效的自適應功率分配算法。有的文獻對存在多小區干擾和越區切換情況下蜂窩網絡的網絡頻譜效率和能量效率函數進行研究。但是，上述研究僅僅考慮了基站本身的能耗問題且未涉及能量捕獲維度，由于移動認知基站能耗量巨大，這種單一從基站本身入手來降低能耗的方法逐漸顯得力不從心。

目前僅有少量文獻對智能電網供電下的無線通信網絡的能效問題進行了研究。有的文獻提到電網與BS(基站)可以合作節能，將BS作為電力用戶或電器，BS可以與其它BS以及電力系統合作來管理能量的消耗，將BS納入智能電網可以極大地提升功率效率，而不影響QoS(服務質量)和容量；有的文獻研究基站由常規電網和綠色能源共同供電時，通過最大化綠色能源的利用以節約常規電網能源，綠色能源的生產和信息流量的時空多樣性決定綠色能源的最優利用情況，但是僅考慮的是中時間尺度的蜂窩服務半徑縮放措施；有的文獻研究存在多個電力零售商供電下的基站，通過基站和電力零售商的雙向選擇博弈，實現基站最優能效和電力零售商利益的最大化；有的文獻對包含可再生能源和常規能源供電下的基站能效進行了研究，其方法分為基于分數規劃的離線資源分配和基于隨機動態規劃的在線資源分配。但上述文獻所提方法沒有考慮電網的能量供需比，不能有效調節電網電能量的波動，因此不能起到穩定電網的作用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術之弊端，提供一種移動通信中電網與認知基站間能源分配方法，使基站發射的信息量與所消耗的能量之比最大，并保證電能供需的瞬間平衡，維護電網的穩定。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：