[發明專利]一種5G基站下通信設備最佳運行狀態的優化方法

有效

• 申請號: 202010863911.2
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111741531B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李傳煌;倪鄭威;李軍;毛建洋;梁剛;陳青松;諸葛斌;魯佳;陳超
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學;三維通信股份有限公司
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/08;H04W52/20;H04W52/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種5G基站下通信設備最佳運行狀態的優化方法，所述5G基站下通信設備分為非實時更新狀態的通信設備和實時更新狀態的通信設備；對于非實時更新狀態的通信設備，已知時隙、供電電量和不可控參數組，構造優化問題并求解，根據求解結果實現5G基站下通信設備的運行狀態優化；對于實時更新狀態的通信設備，設備只有實時的信息，即只有到了任意時隙，才能得到供電電量和不可控參數；通過構造馬爾科夫決策過程，然后求出馬爾科夫決策過程的最優策略，根據最優策略實現5G基站下通信設備的運行狀態優化。本發明同時針對實時與非實時更新兩種不同運行狀態下的通信設備，使其整個運行過程中的整體性能可以達到最佳。

技術領域

本發明涉及網絡通信領域，具體涉及一種5G基站下通信設備最佳運行狀態的優化方法。

背景技術

傳統的通信機制在執行的過程中往往默認設備具有足夠多的能量執行相應的操作，并沒有考慮設備的能量因素。而當設備貯能能力弱，加上供電量不確定性，傳統的通信機制會增加設備斷電的風險。

針對上述問題，本申請將研究能量采集感知通信機制設計，即依據設備存儲和供電能量的變化而動態調整通信過程和相關參數。根據不同設備的供電特性、設備貯能特性以及數據產生特性選擇合適的建模方式和分析方法：對于供電量可控（比如使用專有的能量源對設備進行供電）、設備貯能量已知、數據產生量可預測的設備，在線下使用已知的信息對設備通信過程進行模擬，結合服務場景特性和相關性能指標，構造適合的數學模型，利用數學工具對通信過程進行優化；而對于某些信息不可控、不可預測的設備，借助馬爾科夫決策過程等模型，利用動態規劃等算法在通信過程中實時優化設備的操作步驟和能量管理。

發明內容

本發明針對現有技術的不足，提供了一種5G基站下通信設備最佳運行狀態的優化方法。

本申請所采用的技術方案如下：本發明提供的一種5G基站下通信設備最佳運行狀態的優化方法，所述5G基站下通信設備分為非實時更新狀態的通信設備和實時更新狀態的通信設備；

對于非實時更新狀態的通信設備，已知時隙i、供電電量和不可控參數組，構造優化問題并求解，具體步驟如下：

a) 確定優化目標：5G基站下的設備性能指標量化為，為可控參數組；

b) 確定電力需求保障約束：在每個時隙開始時設備所含有的電量均能夠保障該時隙的電力需求；

c) 優化問題建模：在電力需求保障約束條件下，得到最優性能指標，具體建模如下：

式中，N為總時隙個數，B₁為第1個時隙開始時設備所含有的電量，為在不可控參數組下選取可控參數組進行操作所消耗的能量；

d) 求解步驟c）的優化問題，根據求解結果實現5G基站下通信設備的運行狀態優化；

對于實時更新狀態的通信設備，設備只有實時信息，即只有到了任意時隙才能得到供電電量和不可控參數組；通過構造馬爾科夫決策過程，求解馬爾科夫決策過程的最優策略實現運行狀態優化，具體步驟如下：

A) 確定狀態空間、動作空間和獎勵：在馬爾科夫決策過程中，若在實時更新狀態的通信設備的狀態為供電電量、電池儲能、不可控參數組的情形下，采取的動作為選用實時更新狀態的通信設備的可控參數組，則獎勵就是此時關注的設備性能指標；

B) 確定決定規則和策略：若當前的狀態-動作歷史是，t表示為第t個時隙；在決定規則下，動作由當前的狀態-動作歷史決定；策略表示為；

C) 確定優化目標以及問題建模：通過獎勵和的期望替代獎勵和來評判策略的好壞；當初始狀態為時，第1個時隙到第N個時隙獎勵和的期望如下：