[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

本發明提供了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，包括：建立結合能量協作的混合能量供應C?RAN數學模型；建立長期能效優化問題的目標函數和約束條件；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；采用聯合資源分配優化算法求解轉化后的單時隙優化問題。本發明能夠優化分配系統資源(傳輸功率、協作能量、電網供能)，在有效提高系統長期能效和網絡穩定性之間實現均衡，優化系統性能，使得采用能量協作的混合能量供應C?RAN系統滿足各種長期和瞬時服務質量需求，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及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。

背景技術

隨時隨地無處不在的無線通信需求帶來了數據流量的急劇增長和能量消耗的大規模升級。為了滿足日益增加的業務量和服務質量需求，云無線接入網(Cloud-radioaccess network，C-RAN)作為體系結構的改進，被認為是第五代移動通信網絡的一種關鍵技術架構。其中，基帶處理在基帶單元的集中式池中進行管理，協作處理來自用戶的請求；基于云的集中式基帶單元池共享資源減少了電力消耗，也減少了成本支出；分布式的遠端天線單元協作多點傳輸，可擴展性和靈活性強。與傳統無線接入網相比，C-RAN可以實現傳輸性能的良好提升。此外，越來越多的研究開始關注利用可再生能源(如太陽能、風能等)實現環境友好、可持續的通信傳輸，能量采集技術被應用到無線通信中，無線電子設備配備可采集的能量裝置，從外界環境中采集可再生能源用于通信傳輸。

目前現有的研究大多針對單個時隙內的性能優化，而忽略了能量采集框架下的網絡動態特性。數據的到達以及基站能力的限制會導致實時變化的數據隊列積壓，這將影響網絡的穩定性。實際的方案研究應該基于考慮數據到達的隨機性和信道時變特性，而不是靜態的信道狀態。盡管這類問題可以用動態規劃解決，但往往需要掌握動態系統的詳盡瞬時和統計信息，并且數據隊列較大時系統空間狀態常常呈指數級增長，這些都給制定資源分配方案帶來了很大的困難。而現有技術中尚無合適的解決方案。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了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，使得采用能量協作的混合能量供應C-RAN系統能夠在有效提高系統長期能效和網絡穩定性之間實現均衡，優化系統的長期性能。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

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，包括：

S1.建立結合能量協作的混合能量供應C-RAN數學模型；

S2.建立長期能效優化問題的目標函數和約束條件；

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；

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。

進一步的，所述步驟1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}，a_k為輔助信道矩陣，p_k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；