[發明專利]一種移動通信網絡中能量效率最優化的方法

在審

• 申請號: 202211323135.2
• 申請日: 2022-10-27
• 公開（公告）號: CN115550932A
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 雷明;李駿;王哲;謝麗紅
• 申請（專利權）人: 雷明
• 主分類號: H04W16/10
• 分類號: H04W16/10;H04W16/18;H04W24/02;H04W72/04
• 代理公司: 北京百年育人知識產權代理有限公司 11968
• 代理人: 葉霖

1.一種移動通信網絡中能量效率最優化的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：建立移動通信網絡，其中所述通信網絡中包括基站和M個用戶設備，設定容忍度δ＝0.01和通信網絡能量效率的初始最優值為q1；

步驟2：定義通信網絡中所有用戶設備獲得的功率為RT(P)，根據公式RT(P)＝Σi＝1Mlog2(1+pi·giiΣj＝1，j≠iMpj·gji+σz2)計算得到所有用戶設備獲得的速率和為RT(P)，其中P＝[p1，p2，...，pM]為每個基站分配給自身用戶設備的發射功率向量，對于pi表示基站i分配給自身用戶設備的發射功率，gji為基站j與用戶設備i之間的信道沖擊響應，為復可加白高斯噪聲功率，通過上行鏈路或周期報告，用戶設備i可將gji反饋給自身服務基站i；

步驟3：根據公式獲得通信網絡消耗總功率PT(P)，其中PC為通信網絡中電路消耗的功率；根據公式獲得通信網絡能量效率ηEE(P)，定義通信網絡能量效率的最優化函數為：

其中pmax為任意基站分配給自身用戶設備的最大發射功率，pmax是移動通信網絡中給定的系統參數；

步驟4：通過分式規劃法，可將通信網絡能量效率的最優化函數轉化為：

(P1)max{RT(P)-qt·PT(P)}

其中qt為網絡能量效率的最大值，在初次計算時，qt＝q1；

通信網絡能量效率的最優化函數的拉格朗日函數為：

其中λm為拉格朗日乘子，λm＞0；

步驟5：將問題(P1)的目標函數重寫為：

RT(P)-qt·PT(P)＝f(P)-h(P)

其中

f(P)＝Σi＝1Mlog2(Σj＝1Mpj·gji+σz2)-qt·(Σi＝1Mpi+PC)

h(P)＝Σi＝1Mlog2(Σj＝1,j≠iMpj·gji+σz2)

步驟6：令k＝1，隨機設置Pk，只需使Pk中的每個元素均位于區間[0,pmax]內即可，令并根據公式Ik＝f(Pk)-h(Pk)計算，

其中，計算h(P)的梯度，其可記為

h(P)＝Σi＝1Mei(Σj＝1,j≠iMpj·gji+σz2)·ln2

其中ei是一個維數為M的列向量，具體而言：ei(i)＝0，當j≠i時，ei(j)＝gji；

步驟7：令Pt＝Pk，如果RT(Pt)-qt·PT(Pt)＞δ，則執行步驟8；否則執行步驟9；

步驟8：令qt+1＝RT(Pt)/PT(Pt)，t＝t+1，其中t為當前迭代次數，返回執行步驟4；

步驟9：結束，獲得通信網絡能量效率的最大值為qt，相應的用戶設備獲得的最優發射功率向量為Pt。

2.根據權利要求1所述的一種移動通信網絡中能量效率最優化的方法，其特征在于：所述對數正態陰影衰落變量sm通過產生10lgsm變量計算獲得，其中10lgsm是標準差為δsh的零均值高斯隨機變量。

3.根據權利要求1所述的一種移動通信網絡中能量效率最優化的方法，其特征在于：所述EE描述了系統消耗單位能量時可以獲得的傳輸比特數，代表了系統對能量資源的利用效率：

在無線通信中，將能量效率定義為單位帶寬下每比特消耗的能重，即

能效優化問題表述如下：

OP：

約束條件C1、C2和Cg分別為：