CN109150333A - 基于能量共享的分布式基站远程天线单元选择方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于能量共享的分布式基站远程天线单元选择方法，所述方法包括：(1)将N个远程天线单元组合成个各包含L(L≥1)个远程天线单元的组合Ωq，(2)对于每一个组合Ωq，分别通过特定数学式求解优化问题以获得组合Ωq对应的波束成形列向量、基带处理单元功率以及组合Ωq中的远程天线单元功率。(3)利用获得的组合Ωq对应的波束成形列向量和组合Ωq中的远程天线单元的功率分配，按照特定数学式分别计算各组合对应的值，选取最大值对应的组合中的远程天线单元为所选的远程天线单元。本发明能够在能量共享、提升能量利用率的前提下，提供远程天线单元的最优选择原则，优化资源配置，提高网络数据传输效率。

Description

基于能量共享的分布式基站远程天线单元选择方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及基于能量共享的EH分布式基站的天线单元选择方法。
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，为实现绿色通信展现了光明的前景。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。无线EH网络中有关分布式基站组网的技术成果鲜见，已经公开的配置了能量共享池的EH分布式基站架构，可以实现EH分布式基站系统的收集能量在分布式基站系统内部的共享，并可与智能电网交易收集的能量，进行双向的能量流动。但是，在能量共享的前提下，如何进行远程天线单元的选择，是优化资源配置、提高数据传输效率需要考虑的问题。
发明内容
本发明提供一种无线EH网络中基于能量共享的远程天线单元选择方法，所述方法能够在能量共享、提升能量利用率的前提下，提供远程天线单元的最优选择原则，优化资源配置，提高网络数据传输效率。
在EH分布式基站系统中，定义远程天线单元i的发送功率为pi，pi＝Ei+Di-Ci，0≤pi≤pi,max，pi,max为远程天线单元i的功率限制，Ei是远程天线单元i的能量收集速率，Di是能量共享池传输的能量到达远程天线单元i时的能量速率，0≤Di≤Di,max，Di,max为能量共享池传输的能量到达远程天线单元i时的最大能量速率，Ci是远程天线单元i处传输给能量共享池的能量速率，N为远程天线单元数量。定义基带处理单元的发送功率为pb，pb＝Eb+Db-Cb，0≤pb≤pb,max，pb,max为基带处理单元的功率限制，Eb是基带处理单元的能量收集速率，Db是能量共享池传输的能量到达基带处理单元时的能量速率，0≤Db≤Db,max，Db,max为能量共享池传输的能量到达基带处理单元时的最大能量速率，Cb是基带处理单元处传输给能量共享池的能量速率。定义Q为能量共享池的能量状态，0≤Q≤Qmax；ηB为基带处理单元与能量共享池之间的能量传输效率，ηi为远程天线单元i与能量共享池之间的能量传输效率，Gs为智能电网传输的能量到达能量共享池时的能量速率,Gs≥0，Fs为能量共享池处传输给智能电网的能量速率,Fs≥0。定义Q′为一体化能量装置的能量状态，将N个远程天线单元组合成个各包含L个远程天线单元的组合Ωq，L≥1。在Fs-Gs≤Q′≤Qmax+Fs-Gs、0≤pi≤pi,max、0≤Di≤Di,max、Ci≥0、||wi||2＝1、0≤pb≤pb,max、0≤Db≤Db,max、Cb≥0的约束条件下，对于每一个组合Ωq，其对应的波束成形列向量、基带处理单元的功率以及组合Ωq中远程天线单元的功率分别通过求解以下优化问题获得：然后利用获得的组合Ωq对应的波束成形列向量和组合Ωq中远程天线单元的功率分配，分别计算各组合Ωq对应的值，选取最大值对应的组合Ωq中的远程天线单元为所选的远程天线单元。其中：gi为M×1维信道向量，表示对gi进行共轭转置运算；wi为远程天线单元i的波束成形列向量，长度为M且||wi||2＝1。
附图说明
图1是EH分布式基站系统示意图。
具体实施方式
分布式基站模型如图1所示，图中所示的信息与能量双向传输链路包括有线或无线信息双向传输链路和有线或无线能量双向传输链路，所示的电网为智能电网，一个分布式基站至少包括一个基带处理单元、各配置M(M＞1)根天线的N(N＞1)个远程天线单元(或称为射频处理单元)以及一个能量共享池。基带处理单元和远程天线单元均具备能量收集能力。
设远程天线单元i的发送功率为pi，则pi＝Ei+Di-Ci。其中：0≤pi≤pi,max，pi,max为远程天线单元i的功率限制，远程天线单元i的能量收集速率为Ei，Ei≥0。能量共享池传输的能量到达远程天线单元i时的能量速率为Di，0≤Di≤Di,max，Di,max为能量共享池传输的能量到达远程天线单元i时的最大能量速率，远程天线单元i处传输给能量共享池的能量速率为Ci,Ci≥0。
设基带处理单元的发送功率为pb，则pb＝Eb+Db-Cb。其中：0≤pb≤pb,max，pb,max为基带处理单元的功率限制，基带处理单元的能量收集速率为Eb,能量共享池传输的能量到达基带处理单元时的能量速率为Db,0≤Db≤Db,max，Db,max为能量共享池传输的能量到达基带处理单元时的最大能量速率，基带处理单元处传输给能量共享池的能量速率为Cb，Cb≥0。
设Q为能量共享池的能量状态，有0≤Q≤Qmax,Qmax为能量共享池的最大存储状态。其中：ηB为基带处理单元与能量共享池之间的能量传输效率，ηi为远程天线单元i与能量共享池之间的能量传输效率，智能电网传输的能量到达能量共享池时的能量速率为Gs,Gs≥0，能量共享池处传输给智能电网的能量速率为Fs,Fs≥0。
将智能电网和能量共享池视为一体化能量装置，设Q′为一体化能量装置的能量状态，有由于0≤Q≤Qmax，有Fs-Gs≤Q′≤Qmax+Fs-Gs。
选取远程天线单元的步骤如下：
(1)将N个远程天线单元组合成个各包含L(L≥1)个远程天线单元的组合Ωq，
(2)对于每一个组合Ωq，分别通过求解以下优化问题获得组合Ωq对应的波束成形列向量、基带处理单元的功率以及组合Ωq中的远程天线单元的功率：
s.t. Fs-Gs≤Q′≤Qmax+Fs-Gs
0≤pb≤pb,max；
0≤Db≤Db,max,Cb≥0。
其中：gi为M×1维信道向量，wi为远程天线单元i的波束成形列向量，长度为M且||wi||2＝1。
对于以上优化问题，假设能量共享池的存储空间非常大，可以认为Qmax趋于正无穷，则能量共享池不会向智能电网输送能量，即Fs＝0。同时，为了保证智能电网与能量共享池之间的能量输入与输出平衡，也不允许智能电网向能量共享池输送能量，即Gs＝0。在此情形下，分布式基站仅仅依靠EH能量维持自身工作，分别通过求解以下优化问题获得组合Ωq对应的波束成形列向量、基带处理单元的功率以及组合Ωq中的远程天线单元的功率：
s.t. Q′≥0；
0≤pb≤pb,max；
0≤Db≤Db,max,Cb≥0。
(3)利用获得的组合Ωq对应的波束成形列向量和组合Ωq中的远程天线单元的功率分配，分别计算各组合对应的值，选取最大值对应的组合中的远程天线单元为所选的远程天线单元。
本发明有益效果：(1)在能量共享的分布式基站系统中，获得了选择一个或多个远程天线单元的方法，有效实现了能量在分布式基站系统内部的共享，提升了能量利用效率；同时，通过使智能电网对分布式基站的供电量等于分布式基站对智能电网的供电量，节约了基站使用成本。(2)本发明同时提出了分布式基站仅仅依靠自身收集的能源维持工作情形下的能量共享方法，可以实现无电网供电区域中的通信，有积极的应用价值。

Claims (1)

1.一种基于能量共享的分布式基站远程天线单元选择方法，包括EH分布式基站系统，定义远程天线单元i的发送功率为pi，pi＝Ei+Di-Ci，0≤pi≤pi,max，pi,max为远程天线单元i的功率限制，Ei是远程天线单元i的能量收集速率，Di是能量共享池传输的能量到达远程天线单元i时的能量速率，0≤Di≤Di,max，Di,max为能量共享池传输的能量到达远程天线单元i时的最大能量速率，Ci是远程天线单元i处传输给能量共享池的能量速率，N为远程天线单元数量；定义基带处理单元的发送功率为pb，pb＝Eb+Db-Cb，0≤pb≤pb,max，pb,max为基带处理单元的功率限制，Eb是基带处理单元的能量收集速率，Db是能量共享池传输的能量到达基带处理单元时的能量速率，0≤Db≤Db,max，Db,max为能量共享池传输的能量到达基带处理单元时的最大能量速率，Cb是基带处理单元处传输给能量共享池的能量速率；定义Q为能量共享池的能量状态，0≤Q≤Qmax,Qmax为能量共享池的最大存储状态；ηB为基带处理单元与能量共享池之间的能量传输效率，ηi为远程天线单元i与能量共享池之间的能量传输效率，Gs为智能电网传输的能量到达能量共享池时的能量速率,Gs≥0，Fs为能量共享池处传输给智能电网的能量速率,Fs≥0；定义Q′为一体化能量装置的能量状态，其特征在于：将N个远程天线单元组合成个各包含L个远程天线单元的组合Ωq，L≥1；在Fs-Gs≤Q′≤Qmax+Fs-Gs、0≤pi≤pi,max、0≤Di≤Di,max、Ci≥0、||wi||2＝1、0≤pb≤pb,max、0≤Db≤Db,max、Cb≥0的约束条件下，对于每一个组合Ωq，其对应的波束成形列向量、基带处理单元的功率以及组合Ωq中远程天线单元的功率分别通过求解以下优化问题获得：利用获得的组合Ωq对应的波束成形列向量和组合Ωq中远程天线单元的功率分配，分别计算各组合Ωq对应的值，选取最大值对应的组合Ωq中的远程天线单元为所选的远程天线单元；其中：gi为M×1维信道向量，表示对gi进行共轭转置运算；wi为远程天线单元i的波束成形列向量，长度为M且||wi||2＝1。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110650526A (zh) * 2019-09-13 2020-01-03 广西师范大学 能量共享的eh分布式基站系统功率分配方法
CN110677904A (zh) * 2019-09-16 2020-01-10 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 (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120080944A1 (en) * 2006-03-28 2012-04-05 Wireless Environment, Llc. Grid Shifting System for a Lighting Circuit
CN104683117A (zh) * 2015-01-30 2015-06-03 南京邮电大学 一种能量采集点对点通信系统及其设计方法
CN104700322A (zh) * 2015-03-27 2015-06-10 国网上海市电力公司 多种智能设备接入系统的配电网综合效益评估方法
EP2870709A4 (en) * 2012-07-03 2016-03-02 Samsung Electronics Co Ltd DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS WITH ENERGY EFFORT
CN107359892A (zh) * 2017-06-09 2017-11-17 华南理工大学 一种基于分布式天线系统实现物理层安全的方法
CN108039726A (zh) * 2017-12-12 2018-05-15 国网山东省电力公司德州供电公司 一种基于多智能体系统的能源局域网分布式协同控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120080944A1 (en) * 2006-03-28 2012-04-05 Wireless Environment, Llc. Grid Shifting System for a Lighting Circuit
EP2870709A4 (en) * 2012-07-03 2016-03-02 Samsung Electronics Co Ltd DEVICE AND METHOD FOR WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS WITH ENERGY EFFORT
CN104683117A (zh) * 2015-01-30 2015-06-03 南京邮电大学 一种能量采集点对点通信系统及其设计方法
CN104700322A (zh) * 2015-03-27 2015-06-10 国网上海市电力公司 多种智能设备接入系统的配电网综合效益评估方法
CN107359892A (zh) * 2017-06-09 2017-11-17 华南理工大学 一种基于分布式天线系统实现物理层安全的方法
CN108039726A (zh) * 2017-12-12 2018-05-15 国网山东省电力公司德州供电公司 一种基于多智能体系统的能源局域网分布式协同控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YEOW-KHIANG CHIA: "Energy Cooperation in Cellular Networks with Renewable Powered Base Stations", 《IEEE》 *
何杰，肖琨: "一种面向电池供电中继节点的中继选择方法", 《计算机工程》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110650526A (zh) * 2019-09-13 2020-01-03 广西师范大学 能量共享的eh分布式基站系统功率分配方法
CN110650526B (zh) * 2019-09-13 2021-08-31 广西师范大学 能量共享的eh分布式基站系统功率分配方法
CN110677904A (zh) * 2019-09-16 2020-01-10 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

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