[發明專利]一種基于大規模天線陣列的無線功率云化的方法及系統

有效

• 申請號: 201711097417.4
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN107959517B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 陳亮;蔡鳴;楊奇
• 申請（專利權）人: 武漢郵電科學研究院
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0426;H04L29/08
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 張雯俐

1.一種基于大規模天線陣列的無線功率云化的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、創設一個空閑能量因子E_idle，用于表示在單位頻率中包含剩余功率的因素；并定義大規模天線陣列中每個天線的空閑能量因子的計算公式為：其中，P_i、P′_i分別表示天線資源池中第i個天線的最大有效發射功率和已分配的功率；SNR_i表示第i個天線的的信噪比；Spectrum_i表示第i個天線的所占用頻譜的帶寬；S為第i個天線的用戶數；

S2、大規模天線陣列中的每個天線將自己的狀態信息發送至基站控制器，基站控制器通過網關將狀態信息上傳至云服務器；

S3、云服務器根據每個天線的狀態信息，按照定義的空閑能量因子的計算公式，計算出每個天線的空閑能量因子；并按照空閑能量因子由大至小的順序，挑選出指定個數的天線加入到天線資源池中；

S4、云服務器按照基于空閑能量因子的調度算法，從當前天線資源池中動態地選取出可被占用天線，并廣播該選取結果；

S5、成為可被占用天線后，該天線將當前的狀態信息上傳至云服務器進行登記；云服務器根據使用需要為登記后的天線分配功率資源，直至該天線使用完畢后釋放功率資源；

步驟S2中，每個天線發送的狀態信息包括：最大有效發射功率、已分配的功率、信噪比、信號強度、頻譜帶寬、用戶數；

步驟S4具體包括以下流程：

S41、當前天線資源池中的天線將自己的狀態信息通過各自的基站控制器和網關上傳至云服務器，并在該狀態信息中攜帶可使用選取輪數、未收到通告次數的信息；

S42、云服務器每當收到天線上傳的狀態信息，根據狀態信息判斷該天線的可使用選取輪數是否為第一輪或者未收到通告次數是否等于預設的最大次數，若是，轉入步驟S43；否則，轉入步驟S44；

S43、將空閑能量因子作為唯一判斷因素來確定是否將該天線選取為可被占用天線；并將該天線的可使用選取輪數自增1，轉入步驟S45；

S44、將空閑能量因子、信號強度、頻譜帶寬、用戶數均作為判斷因素來確定是否將該天線選取為可被占用天線；并將該天線的可使用選取輪數自增1，轉入步驟S45；

S45、若該天線被選取為可被占用天線后，云服務器通過網關向該天線所在的基站發送控制消息，指定該天線成為可被占用天線；同時，該天線所在的基站將該天線的狀態信息以通告形式廣播給大規模天線陣列中的其他天線；所述其他天線若未收到通告，則將自己的未收到通告次數自增1；

步驟S43中，將空閑能量因子作為唯一判斷因素來確定是否將該天線選取為可被占用天線，具體包括以下操作：

將該天線的空閑能量因子與當前天線資源池中其余未被選中的天線的空閑能量因子進行比較，若該天線的空閑能量因子為最大，則將該天線選取為可被占用天線；否則，不將該天線選取為可被占用天線；

步驟S44中，將空閑能量因子、信號強度、頻譜帶寬、用戶數均作為判斷因素來確定是否將該天線選取為可被占用天線，具體包括以下操作：

1)利用改進后的退火算法計算出閾值T(n)，該改進后的退火算法為：

其中，P為天線成為可被占用天線的百分數；r為當前選取輪數；G為在最近的1/p輪中未當選可被占用天線的天線集合；n表示第n個天線；E’_idle表示第n個天線的空閑能量因子；

2)根據信號強度、頻譜帶寬、用戶數的加權運算隨機生成一個0～1之間的隨機數；將生成的隨機數與閾值T(n)做比較，如果小于該閾值T(n)，則將該天線選取為可被占用天線；否則，不將該天線選取為可被占用天線。

2.如權利要求1所述的基于大規模天線陣列的無線功率云化的方法，其特征在于，該方法還包括天線資源池動態更新操作：

1)、未加入到天線資源池中的天線收到通告后，根據通告中攜帶的狀態信息獲取到當前被選取為可被占用天線的信號強度；若未加入到天線資源池中的天線的信號強度大于獲取到的信號強度，則通過其所在的基站控制器及網關，向云服務器發送加入請求，并在該加入請求中攜帶其自身的狀態信息和空閑能量因子；

2)、云服務器根據加入請求中的空閑能量因子，判斷發出加入請求的天線的空占比是否在預設的空閑閾值以內，若是，則將該天線加入到天線資源池中。