[發明專利]一種多用戶EH分布式基站的能效優化方法及系統

有效

• 申請號: 201910959424.3
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110831036B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 楊園園;肖琨
• 申請（專利權）人: 廣西師范大學
• 主分類號: H04W24/02
• 分類號: H04W24/02;H04W52/34
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 蔣杰

1.一種多用戶EH分布式基站的能效優化方法，其特征在于，包括如下步驟：

至少一個遠程天線裝置收集能量，并將收集的能量傳輸至能量共享存儲裝置中；

所述能量共享存儲裝置存放至少一個所述遠程天線裝置傳輸的能量，得到總能量；

基帶處理裝置根據所述總能量得到發射總功率，并根據所述發射總功率得到總能效，并確定每個所述遠程天線裝置服務于至少一個用戶裝置的發射參數，根據所述發射參數得到對所述總能效優化的優化條件；所述根據所述總能量得到發射總功率，并根據所述發射總功率得到總能效包括：

將所述總能量轉換為發射總功率P，設遠程天線裝置的數量為M，M個遠程天線裝置構成集合Φ＝{1,2,...,M}，N個用戶裝置構成用戶裝置集合U＝{1,2,...,N}，每個所述遠程天線裝置配置L根天線，且每個所述遠程天線裝置的第k根天線服務于所屬的第k個用戶裝置，N_i為第i個遠程天線裝置的用戶裝置的數量，0≤N_i＜L且，

并設p_i為所述能量共享存儲裝置分配給第i個所述遠程天線裝置的發射功率，τ_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的能量分配因子，0≤τ_ik≤1且，則第i個遠程天線裝置分配給第k個用戶裝置的發射功率為p_ik＝p_iτ_ik且，

并設第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置要求的最小用戶裝置速率為，第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的實際用戶裝置速率為R_ik，則所述總能效為；

所述確定每個所述遠程天線裝置服務于用戶裝置的發射參數包括：

所述發射參數包括服務于用戶裝置的能量和實際用戶裝置速率，根據第一式計算第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置收集的能量E_ik，所述第一式為：

，

并根據第二式計算第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的實際用戶裝置速率R_ik，所述第二式為：

，

其中，ξ為能量轉化效率且0＜ξ≤1，ρ_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的功率分裂比，0≤ρ_ik≤1，p_ik為第i個遠程天線裝置分配給第k個用戶裝置的發射功率，h_ik為第i個遠程天線裝置的第k根天線至服務的第k個用戶裝置鏈路的信道系數，為方差常數，和為方差常數；

所述根據所述發射參數得到對所述總能效優化的優化條件包括：

設定所述總能效為最大總能效，且滿足優化條件，所述優化條件包括：

，

，

，

，

0≤τ_ik≤1且，

0≤ρ_ik≤1，

0≤N_i＜L，

其中，P為總功率，M為遠程天線裝置的數量，L為遠程天線裝置配置的天線數量，R_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的實際用戶裝置速率，為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置要求的最小用戶裝置速率，E_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置收集的能量，為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置要求的最小能量收集量，p_i為所述能量共享存儲裝置分配給第i個所述遠程天線裝置的發射功率，p_ik為第i個遠程天線裝置分配給第k個用戶裝置的發射功率，τ_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的能量分配因子，N_i為第i個遠程天線裝置的用戶裝置的數量；

所述用戶裝置接收所述遠程天線裝置發射的信號，并將所述信號分為兩部分，其中，第一部分用于信息譯碼，第二部分用于能量收集。

2.一種多用戶EH分布式基站的能效優化系統，其特征在于，包括能量共享存儲裝置、基帶處理裝置、至少一個遠程天線裝置和至少一個用戶裝置：

至少一個所述遠程天線裝置，用于收集能量，并將收集的能量傳輸至能量共享存儲裝置中；

所述能量共享存儲裝置，用于存放多個所述遠程天線裝置傳輸的能量，得到總能量；

所述基帶處理裝置，用于根據所述總能量得到發射總功率，并根據所述發射總功率得到總能效，并確定每個所述遠程天線裝置服務于至少一個所述用戶裝置的發射參數，根據所述發射參數得到對所述總能效優化的優化條件；所述基帶處理裝置具體用于：

將所述總能量轉換為發射總功率P，設遠程天線裝置的數量為M，M個遠程天線裝置構成集合Φ＝{1,2,...,M}，N個用戶裝置構成用戶裝置集合U＝{1,2,...,N}，每個所述遠程天線裝置配置L根天線，且每個所述遠程天線裝置的第k根天線服務于所屬的第k個用戶裝置，N_i為第i個遠程天線裝置服務的用戶裝置的數量，0≤N_i＜L且，

并設p_i為所述能量共享存儲裝置分配給第i個所述遠程天線裝置的發射功率，τ_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的能量分配因子，0≤τ_ik≤1且，則第i個遠程天線裝置分配給第k個用戶裝置的發射功率為p_ik＝p_iτ_ik且，

并設第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置要求的最小用戶裝置速率為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的實際用戶裝置速率為R_ik，則所述總能效為；

所述基帶處理裝置具體用于：

所述發射參數包括服務于用戶裝置的能量和實際用戶裝置速率，根據第一式計算第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置收集的能量E_ik，所述第一式為：

，

并根據第二式計算第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的實際用戶裝置速率R_ik，所述第二式為：

，

其中，ξ為能量轉化效率且0＜ξ≤1，ρ_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的功率分裂比，0≤ρ_ik≤1，p_ik為第i個遠程天線裝置分配給第k個用戶裝置的發射功率，h_ik為第i個遠程天線裝置的第k根天線至服務的第k個用戶裝置鏈路的信道系數，為方差常數，和為方差常數；

所述根據所述發射參數得到對所述總能效優化的優化條件包括：

設定所述總能效為最大總能效，所述優化條件包括：

，

，

，

，

0≤τ_ik≤1且，

0≤ρ_ik≤1，

0≤N_i＜L，

其中，P為總功率，M為遠程天線裝置的數量，L為遠程天線裝置配置的天線數量，R_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的實際用戶裝置速率，為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置要求的最小用戶裝置速率，E_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置收集的能量，為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置要求的最小能量收集量，p_i為所述能量共享存儲裝置分配給第i個所述遠程天線裝置的發射功率，p_ik為第i個遠程天線裝置分配給第k個用戶裝置的發射功率，τ_ik為第i個遠程天線裝置服務的第k個用戶裝置的能量分配因子，N_i為第i個遠程天線裝置的用戶裝置的數量；

所述用戶裝置，用于接收所述遠程天線裝置發射的信號，并將所述信號分為兩部分，其中，第一部分用于信息譯碼，第二部分用于能量收集。