[發(fā)明專利]基于5G網(wǎng)絡(luò)的智能變電站上行信道的無線資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110389956.5
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113115322B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁津津;李奇越;唐皓辰;鄧玉星;徐曉冰;劉志;孫輝;孫偉;張峰;李帷韜;汪勛婷
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院;合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W16/22;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

1.一種基于5G網(wǎng)絡(luò)的智能變電站上行信道的無線資源分配方法，其特征是按如下步驟進行：

步驟一、構(gòu)建智能變電站的上行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；

所述智能變電站的上行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中包含：|L|個巡檢機器人所組成的巡檢機器人集合L、|K|個傳感器所組成的傳感器集合K和1個5G無線專網(wǎng)基站；其中，所述巡檢機器人集合L中任意一個當前活動的巡檢機器人記為l，所述傳感器集合K中任意一個當前活動的傳感器記為k；定義U＝L∪K為上行信道所有節(jié)點的集合，其中任意一個節(jié)點記為u；定義5G網(wǎng)絡(luò)上行鏈路共有F個信道，其中任意一個信道記為f；定義5G網(wǎng)絡(luò)的一個無線幀共分為N個時隙，其中任意一個時隙記為t；

步驟二、利用式(1)和式(2)建立節(jié)點u的信噪比公式：

式(1)中，表示節(jié)點u在時隙t的信道f上的信噪比；P表示每個信道上的傳輸功率；表示節(jié)點u在時隙t的信道f上的信道增益；|·|表示絕對值；d_BS,u表示5G無線專網(wǎng)基站與節(jié)點u之間的距離；α表示路徑損耗指數(shù)；σ²表示噪聲的功率；

式(2)表示每個信道上的傳輸功率為等功率分配，其中，P_max表示5G無線專網(wǎng)基站的總傳輸功率；

步驟三、建立節(jié)點u的比特率公式；

步驟3.1、采用自適應(yīng)調(diào)制編碼方法，根據(jù)5G無線專網(wǎng)基站反饋的信道質(zhì)量指示和誤塊率，設(shè)置最小信噪比門限，為每個節(jié)點u選擇對應(yīng)的調(diào)制編碼方式；

步驟3.2、利用式(3)確定在時隙t和信道f中傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點u的比特率

式(3)中，B表示資源塊的帶寬；T表示每個時隙的傳輸時間長度；表示信噪比所對應(yīng)的頻譜效率；

步驟3.3、利用式(4)建立節(jié)點u的比特率公式：

式(4)中，表示決策變量，并決定時隙t和信道f所對應(yīng)的資源塊是否被分配給節(jié)點u，若則表示分配；否則，表示不分配；

步驟四、以智能變電站所有節(jié)點上行傳輸?shù)目偙忍芈实淖畲笾禐槟繕撕瘮?shù)，并根據(jù)5G通信的限制因素建立一系列約束條件，從而構(gòu)成帶有逐步函數(shù)的最大比特率優(yōu)化模型；

步驟4.1、利用式(5)建立目標函數(shù)：

步驟4.2、利用式(6)-式(8)建立一系列約束條件：

式(7)表示在一個時隙中，一個資源塊只能分配給一個節(jié)點；

式(8)表示每個無線幀至少為傳感器保留一個資源塊，以保證其時延要求；其中，j表示所用5G網(wǎng)絡(luò)中無線幀的序號；

步驟五、根據(jù)5G無線專網(wǎng)基站反饋的信噪比和誤塊率，采用頻譜效率近似函數(shù)來重新表述式(3)中的頻譜效率，從而構(gòu)成最優(yōu)比特率線性規(guī)劃模型；

步驟5.1、利用式(9)-式(12)建立頻譜效率近似函數(shù)：

式(9)中，表示巡檢機器人l的頻譜效率近似函數(shù)，Γ_l表示巡檢機器人l的信噪比間隔；

式(10)中，表示傳感器k的頻譜效率近似函數(shù)，Γ_k表示傳感器k的信噪比間隔；

式(11)中，β_l表示巡檢機器人l上行傳輸數(shù)據(jù)的資源塊錯誤率；

式(12)中，β_k表示傳感器k上行傳輸數(shù)據(jù)的資源塊錯誤率；

步驟5.2、利用式(13)建立在時隙t和信道f中傳輸巡檢機器人l數(shù)據(jù)的比特率公式：

步驟5.3、利用式(14)建立在時隙t和信道f中傳輸傳感器k數(shù)據(jù)的比特率公式：

步驟5.4、利用式(15)建立最大化智能變電站內(nèi)所有節(jié)點上行傳輸?shù)目偙忍芈蕿槟繕撕瘮?shù)，并根據(jù)式(6)-式(8)所建立一系列約束條件，構(gòu)成最優(yōu)比特率線性規(guī)劃模型；

步驟六、采用CPLEX求解器對所述最優(yōu)比特率線性規(guī)劃模型進行求解，從而得到最優(yōu)無線資源分配方案。