[發明專利]一種均衡長期能效和網絡穩定性的C-RAN系統資源分配方法有效
| 申請號： | 201911296078.1 | 申請日： | 2019-12-16 |
| 公開（公告）號： | CN111107645B | 公開（公告）日： | 2022-10-18 |
| 發明（設計）人： | 朱鵬程;徐冰倩;李佳珉;王東明;尤肖虎 | 申請（專利權）人： | 東南大學 |
| 主分類號： | H04W72/04 | 分類號： | H04W72/04 |
| 代理公司： | 南京眾聯專利代理有限公司 32206 | 代理人： | 葉涓涓 |
| 地址： | 211189 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 均衡 長期 能效 網絡 穩定性 ran 系統資源 分配 方法 | ||
1.一種均衡長期能效和網絡穩定性的C-RAN系統資源分配方法，其特征在于，包括：
S1.建立結合能量協作的混合能量供應C-RAN數學模型；
所述步驟S1具體包括如下子步驟：
S11.配置擁有1個基帶單元、M個單天線遠端天線單元和K個單天線用戶的C-RAN系統，其中基帶單元已知統計信道狀態信息，且由電網供能，遠端天線單元由電網和采集能量同時供能，遠端天線單元間存在能量協作；
S12.建立數據傳輸模型，用戶k的迫零預編碼向量為接收的數據速率為其中k∈{1,...,K}，ak為輔助信道矩陣，pk為分配給用戶的功率，為信道增益矩陣的共軛轉置，σ2為噪聲方差，log表示對數運算，|·|表示絕對值運算，||·||表示范數運算；
S13.構造遠端天線單元的能量模型，時隙t內輸入遠端天線單元m能量為Ein,m(t)＝gm(t)+Hm(t)+∑n≠m(εnmenm(t)-emn(t))，遠端天線單元m所消耗的能量為其中m∈{1,...,M}，gm為電網供能，Hm為采集的能量，enm為兩個遠端天線單元間的能量協作，εnm為能量協作效率，η為功放效率，為遠端天線單元和用戶間的預編碼，Cm為電路能耗，∑·表示求和運算；
S14.構造動態數據能量隊列，包括數據隊列Qk(t+1)＝{Qk(t)-Rk(t)}++Ak(t)、能量隊列Em(t+1)＝Em(t)-Pm(t)+Ein,m(t)，其中Ak為到達用戶端的數據速率，{·}+表示取0和此數中的較大值；
S2.建立長期能效優化問題的目標函數和約束條件；
所述步驟S2具體包括如下子步驟：
S21.建立長期能效的目標函數：
其中表示分別優化傳輸功率p、協作能量e、電網供能g使得其后函數值最大，Rsum為用戶的速率，gsum為電網總耗能，EB為基帶單元的電路耗能，∞表示無窮大，表示數學期望運算，表示求取平均值運算；
S22.建立既包括時間平均意義上的約束條件，又包括單時隙的約束條件，如下：
其中為遠端天線單元平均傳輸能耗閾值，為遠端天線單元瞬時傳輸能耗最大值，Rmin為用戶要求的最小和速率，diag(·)為取矩陣的對角的運算；
S3.基于李雅普諾夫方程和罰函數的思想，將系統長期能效優化問題轉化為單時隙優化問題；
所述步驟S3具體包括如下子步驟：
S31.構造關于傳輸能耗的虛擬隊列
S32.將原問題轉化為單個時隙內最小化李雅普諾夫加罰漂移函數的問題：
其中表示優化分配p,e,g使得其后函數值最小，s.t.表示使其滿足后述條件，V為控制參數調整系統在能效和穩定性之前的均衡；
S4.采用聯合資源分配優化算法求解S3轉化后的單時隙優化問題；
所述步驟S4具體包括如下子步驟：
S41.初始化系統場景的各項參數，包括初始化收斂門限、控制參數V和總時隙數Tmax，設定t時隙內的數據能量隊列以及能效初始值均為0；
S42.求解所述S32中單時隙優化問題，得到系統資源的聯合分配方案，所述系統資源包括傳輸功率、協作能量、電網供能；
S43.比較和收斂門限的大小，如果前者的值小于后者，則認為此時隙內迭代算法達到收斂，計算得出并更新此時隙內最優能效接著轉到步驟S44；否則返回步驟S42；
S44.按照S14和S31中構造的隊列公式，動態更新系統中各數據能量隊列及關于傳輸能耗的虛擬隊列；
S45.進入下一個時隙t+1，重復步驟S42-S44，直到遍歷到Tmax個時隙。
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