CN109041277B - 低复杂度的eh分布式基站系统能量共享和功率分配方法 - Google Patents
低复杂度的eh分布式基站系统能量共享和功率分配方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109041277B CN109041277B CN201810937375.9A CN201810937375A CN109041277B CN 109041277 B CN109041277 B CN 109041277B CN 201810937375 A CN201810937375 A CN 201810937375A CN 109041277 B CN109041277 B CN 109041277B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy
- remote antenna
- sharing device
- antenna unit
- rau
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
- H04W88/08—Access point devices
- H04W88/085—Access point devices with remote components
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B17/00—Monitoring; Testing
- H04B17/30—Monitoring; Testing of propagation channels
- H04B17/382—Monitoring; Testing of propagation channels for resource allocation, admission control or handover
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
- H04W52/02—Power saving arrangements
- H04W52/0203—Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks
- H04W52/0206—Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks in access points, e.g. base stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种低复杂度的EH分布式基站系统能量共享和功率分配方法,该方法的计算复杂度非常低,并且获得了远程天线单元发射功率的解析表达式,对于提高系统工作效率,节约计算资源具有非常现实的意义。本发明利用自身收集的可再生能量独立持续地工作,不需要依赖电网补充电能,真正实现了绿色通信,具有科学和应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域,具体涉及无线EH网络中分布式基站的资源共享方法。
背景技术
从可再生能源如太阳能、风能、热能和射频(radio frequency,RF)能中获得能量的能量收集(energy harvesting,EH)技术可以驱动通信设备和网络。分布式基站通常由基带处理单元和远程天线单元(也称为射频处理单元)组成,相对于传统基站具有更高的容量和更好的覆盖性能。关于分布式基站系统的端口和天线选择问题,已经公开了不少的技术成果。在具有EH能力的分布式基站系统中,由于远程天线单元和基带处理单元收集的能量可以实现共享,也公开了一些共享方法。但是,采用更简单、有效的方法实现能量共享,对于提高系统的工作效率,节约计算资源具有非常现实的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种低复杂度的EH分布式基站系统能量共享和功率分配方法,相对于现有方法,本方法的计算复杂度非常低,可以提高系统的工作效率,并且获得了远程天线单元发射功率的解析表达式,具有重要的应用价值和现实意义。本发明利用自身收集的可再生能量独立持续地工作,不需要依赖电网补充电能,真正实现了绿色通信。
本发明包括了由基带处理单元、远程天线单元和能量共享装置构建的分布式基站系统,首先做出如下定义:N个远程天线单元构成RAU集合Θ,正在发射通信业务的远程天线单元构成激活RAU集合Θactive,每个激活远程天线单元服务一个用户设备,远程天线单元i收集的能量按照泊松过程到达,到达率为λi,i∈Θ,能量共享装置收集的能量按照泊松过程到达,到达率为λESE;εi为能量共享装置与远程天线单元i之间的能量传输损耗比例,ηi为能量共享装置与远程天线单元i之间的能量传输效率,ηi=1-εi;εB为能量共享装置与基带处理单元之间的能量传输损耗比例;ηB为能量共享装置与基带处理单元之间的能量传输效率,ηB=1-εB;pi为能量共享装置分配给远程天线单元i的功率,0≤pi≤pmax,pmax是远程天线单元的发射功率限制;hi为从远程天线单元i到用户设备i的信道系数;μ为能量共享装置服从指数分布的能量消耗率;L为能量共享装置的最大能量状态值;c为能量共享装置在保证EH分布式基站系统持续工作状态下的最低能量状态值;P(χ≥c)表示能量共享装置的能量状态χ大于或等于c的概率,πj是能量共享装置中的能量状态j发生的概率, j、m和l均为自然数;Γ为设定的能量共享装置的能量状态值大于或等于c的概率门限;表示激活远程天线单元i的最优分配功率;表示第q次优化的可分配功率;
其特征在于:所述系统的能量共享和功率分配方法包括如下步骤:
步骤1:初始化参数N、hi、λi、εi、λESE、εB、L、c、Γ和pmax,初始化第q次功率裁剪RAU集合Θq为空集,q=0,1,...,初始化零功率RAU集合Ω为空集;
步骤5:输出激活远程天线单元的最优分配功率。
附图说明
图1是EH分布式基站系统示意图。
图中:
UE:User Equipment,用户设备;
ESE:Energy-sharing Equipment,能量共享装置;
BPU:Baseband Processing Unit,基带处理单元;
RAU:Remote Antenna Unit,远程天线单元;
BDEL:Bi-directional Data&Energy Link,数据与能量双向链路;
BDL:Bi-directional Data Link,数据双向链路;
BEL:Bi-directional Energy Link,能量双向链路;
SEL-B:Single-directional Energy Link between BPU and ESE,BPU与ESE之间的能量单向链路;
BDL-B:Bi-directional Data Link between BPU and ESE,BPU与ESE之间的数据双向链路。
具体实施方式
分布式基站模型如图1所示,图中所示的数据与能量双向链路包括有线或无线数据双向链路和有线或无线能量双向链路,所示一个分布式基站至少包括一个基带处理单元、N(N>1)个远程天线单元(或称为射频处理单元)、一个能量共享装置以及若干数据或能量传输链路等。N个远程天线单元构成RAU集合Θ,正在发射通信业务的远程天线单元构成激活RAU集合Θactive,每个激活远程天线单元服务一个用户设备,RAU和能量共享装置均具备能量收集能力。
假设远程天线单元i收集的能量按照泊松过程到达,其到达率为实数λi,则远程天线单元i收集的能量到达能量共享装置的能量到达率为实数ηiλi,其中能量共享装置与远程天线单元i之间的能量传输效率为ηi=1-εi,实数εi为能量共享装置与远程天线单元i之间的能量传输损耗比例。能量共享装置与基带处理单元之间的能量传输效率为ηB=1-εB,实数εB为能量共享装置与基带处理单元之间的能量传输损耗比例。能量共享装置收集的能量按照泊松过程到达,到达率为λESE;于是能量共享装置的总能量到达率为l为自然数。假设能量共享装置的能量消耗服从消耗率为实数μ的指数分布,能量共享装置的最大能量状态为自然数L,能量状态反映了能量共享装置中能量的数量。假设在任意时刻,只有当能量共享装置的能量状态大于或等于自然数c时,才能保证分布式基站系统的持续工作。令实数pi为能量共享装置分配给远程天线单元i的功率,i∈Θactive,0≤pi≤pmax,实数pmax为远程天线单元的发射功率限制,复数hi为从远程天线单元i到用户设备i的信道系数。
对于能量共享装置建立能量到达与消耗的马尔科夫链模型,能量共享装置中的能量状态j发生的概率为:其中j和m均为自然数。能量共享装置的能量状态χ大于或等于自然数c的概率为:令P(χ≥c)≥Γ,实数Γ为能量共享装置的能量状态大于或等于c的概率门限。由此可以计算得到最大的μ值,记为μmax,反映了能量共享装置的能量状态大于或等于c时的最大能量消耗率,由于单位时间的能量消耗即为功率,因此能量共享装置的能量状态大于或等于c时的最大功率为μmax。
步骤1:初始化参数N、hi、λi、εi、λESE、εB、L、c、Γ和pmax,初始化第q次功率裁剪RAU集合Θq为空集,q=0,1,...,初始化零功率RAU集合Ω为空集;
步骤5:输出激活远程天线单元的最优分配功率。
本发明的有益效果:(1)获得了一种简单的在远程天线单元与基带处理单元之间共享能量的方法,相对于已有方法,该方法的计算复杂度非常低,并且获得了远程天线单元发射功率的解析表达式,具有重要的应用价值和现实意义。(2)本发明利用自身收集的可再生能量独立持续地工作,不需要依赖电网补充电能,真正实现了绿色通信,具有科学和应用价值。
Claims (1)
1.一种低复杂度的EH分布式基站系统能量共享和功率分配方法,包括至少由基带处理单元、远程天线单元和能量共享装置构建的分布式基站系统,定义:N个远程天线单元构成RAU集合Θ,正在发射通信业务的远程天线单元构成激活RAU集合Θactive,每个激活远程天线单元服务一个用户设备,远程天线单元i收集的能量按照泊松过程到达,到达率为λi,i∈Θ,能量共享装置收集的能量按照泊松过程到达,到达率为λESE;εi为能量共享装置与远程天线单元i之间的能量传输损耗比例,ηi为能量共享装置与远程天线单元i之间的能量传输效率,ηi=1-εi;εB为能量共享装置与基带处理单元之间的能量传输损耗比例;ηB为能量共享装置与基带处理单元之间的能量传输效率,ηB=1-εB;pi为能量共享装置分配给远程天线单元i的功率,0≤pi≤pmax,pmax是远程天线单元的发射功率限制;hi为从远程天线单元i到用户设备i的信道系数;μ为能量共享装置服从指数分布的能量消耗率;L为能量共享装置的最大能量状态值;c为能量共享装置在保证EH分布式基站系统持续工作状态下的最低能量状态值;P(χ≥c)表示能量共享装置的能量状态χ大于或等于c的概率,πj是能量共享装置中的能量状态j发生的概率,j、m和l均为自然数;Γ为设定的能量共享装置的能量状态值大于或等于c的概率门限;表示激活远程天线单元i的最优分配功率;表示第q次优化的可分配功率;
其特征在于:所述系统的能量共享和功率分配方法包括如下步骤:
步骤1:初始化参数N、hi、λi、εi、λESE、εB、L、c、Γ和pmax,初始化第q次功率裁剪RAU集合Θq为空集,q=0,1,...,初始化零功率RAU集合Ω为空集;
步骤5:输出激活远程天线单元的最优分配功率。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810937375.9A CN109041277B (zh) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | 低复杂度的eh分布式基站系统能量共享和功率分配方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810937375.9A CN109041277B (zh) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | 低复杂度的eh分布式基站系统能量共享和功率分配方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109041277A CN109041277A (zh) | 2018-12-18 |
CN109041277B true CN109041277B (zh) | 2021-04-02 |
Family
ID=64631832
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810937375.9A Active CN109041277B (zh) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | 低复杂度的eh分布式基站系统能量共享和功率分配方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109041277B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110677904B (zh) * | 2019-09-16 | 2021-08-31 | 广西师范大学 | 独立于电网的eh分布式基站系统功率分配方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103763761A (zh) * | 2014-02-11 | 2014-04-30 | 中国科学院声学研究所 | 太阳能基站能量供给的处理方法 |
CN104378150A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-02-25 | 郑州大学 | 一种分布式mimo系统中最小化误符号率的功率分配方法 |
CN105025523A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-11-04 | 重庆邮电大学 | 一种基于复杂网络实现c-ran下rru自适应配置的系统和方法 |
CN106102154A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-11-09 | 中山大学 | 一种优化信息与能量同时传输通信能耗与频谱效率的方法 |
CN107086885A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-22 | 东南大学 | 一种针对混合能量供电分布式天线系统能量有效的功率分配方法 |
CN107124757A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-09-01 | 东南大学 | 一种混合能量供电分布式天线系统的功率分配方法 |
CN107592144A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-16 | 广西师范大学 | Eh‑mimo能量收集及多天线通信系统的节点天线选择方法及装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10027187B2 (en) * | 2015-07-23 | 2018-07-17 | Uncharted Power, Inc. | Wireless mesh energy network |
-
2018
- 2018-08-16 CN CN201810937375.9A patent/CN109041277B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103763761A (zh) * | 2014-02-11 | 2014-04-30 | 中国科学院声学研究所 | 太阳能基站能量供给的处理方法 |
CN104378150A (zh) * | 2014-10-29 | 2015-02-25 | 郑州大学 | 一种分布式mimo系统中最小化误符号率的功率分配方法 |
CN105025523A (zh) * | 2015-06-26 | 2015-11-04 | 重庆邮电大学 | 一种基于复杂网络实现c-ran下rru自适应配置的系统和方法 |
CN106102154A (zh) * | 2016-08-04 | 2016-11-09 | 中山大学 | 一种优化信息与能量同时传输通信能耗与频谱效率的方法 |
CN107124757A (zh) * | 2017-03-17 | 2017-09-01 | 东南大学 | 一种混合能量供电分布式天线系统的功率分配方法 |
CN107086885A (zh) * | 2017-03-29 | 2017-08-22 | 东南大学 | 一种针对混合能量供电分布式天线系统能量有效的功率分配方法 |
CN107592144A (zh) * | 2017-08-29 | 2018-01-16 | 广西师范大学 | Eh‑mimo能量收集及多天线通信系统的节点天线选择方法及装置 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Online learning of power allocation policies in energy harvesting communications;Pranav Sakulkar等;《2016 International Conference on Signal Processing and Communications (SPCOM)》;20161217;全文 * |
Secure and Green SWIPT in Distributed Antenna Networks With Limited Backhaul Capacity;Derrick Wing Kwan Ng等;《IEEE Transactions on Wireless Communications》;20150313;全文 * |
Wireless Information and Power Transfer Design for Energy Cooperation Distributed Antenna Systems;Fangchao Yuan等;《IEEE Access》;20170321;全文 * |
分布式天线系统中节能传输技术研究;肖果平;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20170315;全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109041277A (zh) | 2018-12-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shi et al. | Computation energy efficiency maximization for a NOMA-based WPT-MEC network | |
CN109710336B (zh) | 联合能量和延迟优化的移动边缘计算任务调度方法 | |
CN108770007A (zh) | 基于noma的无线携能通信系统多目标优化方法 | |
CN108924938B (zh) | 一种用于无线充电边缘计算网络计算能效的资源分配方法 | |
CN105680920B (zh) | 一种多用户多天线数能一体化通信网络吞吐量优化方法 | |
CN112383931B (zh) | 一种多用户移动边缘计算系统中最优化成本和时延方法 | |
CN113286317B (zh) | 一种基于无线供能边缘网络的任务调度方法 | |
CN107708197B (zh) | 一种高能效的异构网络用户接入和功率控制方法 | |
CN110545584A (zh) | 一种全双工移动边缘计算通信系统的通信处理方法 | |
CN111446992B (zh) | 无线供电大规模mimo网络中的最大化最小能效资源分配方法 | |
CN109039660B (zh) | Eh分布式基站系统的能量共享和功率分配方法 | |
CN107277760B (zh) | 无线体域网的同时分配时间和功率的能量收集优化方法 | |
CN110191489B (zh) | 一种超密集网络中基于强化学习的资源分配方法及装置 | |
CN111182569B (zh) | 一种5g场景下的边缘计算卸载周期最小化方法 | |
CN109041277B (zh) | 低复杂度的eh分布式基站系统能量共享和功率分配方法 | |
CN103944618B (zh) | 大规模miso协同能效发送方法 | |
CN108650710B (zh) | 基于混合多址接入的无线供能通信网络的资源分配方法 | |
Li et al. | Offloading optimization and time allocation for multiuser wireless energy transfer based mobile edge computing system | |
CN114626229A (zh) | 智能反射面辅助的无线通信与能量收集系统性能分析方法 | |
Wang et al. | An online strategy of adaptive traffic offloading and bandwidth allocation for green M2M communications | |
CN112702792B (zh) | 基于gfdm的无线携能网络上下行链路资源联合分配方法 | |
CN110650526B (zh) | 能量共享的eh分布式基站系统功率分配方法 | |
CN109150333B (zh) | 基于能量共享的分布式基站远程天线单元选择方法 | |
Yu et al. | Task delay minimization in wireless powered mobile edge computing networks: A deep reinforcement learning approach | |
CN106330608A (zh) | 在数能一体化通信网络中上行用户吞吐量公平性优化方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |