[發明專利]針對衛星回程受限的空中平臺能效最優功率分配方法

有效

• 申請號: 201410778777.0
• 申請日: 2014-12-15
• 公開（公告）號: CN104581957B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 王瑩;孫瑞錦;許怡春;陳勇策
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04L27/26
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

1.一種針對衛星回程受限的空中平臺能效最優功率分配方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，獲取功率分配方法所需系統參數：子載波帶寬，載噪比，靜態電路功率，總功率約束，衛星回程鏈路容量，單個用戶的峰值功率限制和每個用戶的QoS需求；

步驟2，建立考慮總功率約束，峰值功率限制，每個用戶的QoS需求以及衛星回程鏈路容量限制的能效最大功率分配模型；

步驟3，引入一個非負參數λ將步驟2所建立的能效最大功率分配模型中的目標函數轉化為等價的含參目標函數；

步驟4，不考慮總功率及回程鏈路容量的限制，由注水算法得到給定參數λ下的功率分配和步驟3所述含參目標函數的值；

步驟5，根據牛頓迭代法更新參數λ；

步驟6，重復步驟4～5，直到步驟4所述含參目標函數的值小于給定閾值，輸出參數λ，此時得到的參數λ為不考慮總功率以及衛星回程鏈路容量約束的最優值；

步驟7，由總功率約束和衛星回程鏈路容量約束得到非負參數λ的下界λ_min；

步驟8，若步驟6中輸出的參數λ小于λ_min，則約束最優參數λ^*取λ_min，否則取步驟6輸出的參數λ；

步驟9，根據約束最優λ^*返回用戶的最優功率分配方案。

2.根據權利要求1所述的一種針對衛星回程受限的空中平臺能效最優功率分配方法，其特征在于，步驟1所述的系統是指衛星-空中融合系統，包括衛星與空中平臺，其中，空中平臺中的基站代替LTE基站與地面用戶通信，衛星作為中繼器負責轉發急救中心與空中基站間的信息。

3.根據權利要求1所述的一種針對衛星回程受限的空中平臺能效最優功率分配方法，其特征在于，步驟1所獲取的系統參數中，子載波帶寬、靜態電路功率、總功率約束和峰值功率限制由空中基站控制；第k個用戶載噪比和最小QoS需求由用戶反饋給空中基站；衛星回程鏈路容量由空中基站負載和衛星鏈路決定。

4.根據權利要求1所述的一種針對衛星回程受限的空中平臺能效最優功率分配方法，其特征在于，步驟2中建立能效最大功率分配模型，用單位能量損耗的吞吐量表示能效：

其中：K為總的用戶數；p_k為空中基站對每個用戶發送的功率；g_k為第k個用戶載噪比；P_c為靜態電路功率；W為子載波帶寬；ζ是功率放大器漏極效率的倒數；為所有用戶的吞吐量；為空中基站的總功率消耗；能效最大功率分配優化問題寫成：

s.t.W log₂(1+g_kp_k)≥r_k,min,k＝1,2,...,K,

0≤p_k≤p_peak,k＝1,2,...,K.

其中：p_peak為峰值功率限制；P_Tot為總功率約束；C_backhaul為衛星回程鏈路容量；r_k,min為每個用戶的最小QoS需求；第一個約束條件滿足每個用戶的QoS，第二個約束條件滿足總功率限制，第三個約束條件滿足衛星回程鏈路容量限制，第四個約束條件滿足每個用戶的峰值功率約束。