CN110677913B - 一种eh分布式基站系统的动态功率分配方法 - Google Patents

一种eh分布式基站系统的动态功率分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110677913B
CN110677913B CN201910960635.9A CN201910960635A CN110677913B CN 110677913 B CN110677913 B CN 110677913B CN 201910960635 A CN201910960635 A CN 201910960635A CN 110677913 B CN110677913 B CN 110677913B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rau
energy
kth
power
sharing pool
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201910960635.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110677913A (zh
Inventor
焦静
肖琨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangxi Normal University
Original Assignee
Guangxi Normal University
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangxi Normal University filed Critical Guangxi Normal University
Priority to CN201910960635.9A priority Critical patent/CN110677913B/zh
Publication of CN110677913A publication Critical patent/CN110677913A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110677913B publication Critical patent/CN110677913B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0473—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being transmission power
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/53—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on regulatory allocation policies
    • 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
    • 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)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于EH分布式基站系统的动态功率分配方法，其目的在于使EH远程天线单元收集的能量在保证自身使用之外，可以将多余的能量输送给能量共享池，供其它EH远程天线单元共享，并根据能量共享池内能量的多少，决定能量共享池是否与智能电网进行交易，实现EH远程天线单元和能量共享池之间的能量传输速率阈值的动态变化和功率的动态分配。本发明有助于能量利用的动态平衡，提升系统的性能。

Description

一种EH分布式基站系统的动态功率分配方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及无线EH网络中分布式基站系统的资源共享与功率分配。
背景技术
分布式基站系统通常由基带处理单元(BPU)和远程天线单元(RAU)组成，相对于传统基站具有更高的容量和更好的覆盖性能。在无线EH网络分布式基站组网的成果中，有文献公开了一种分布式基站架构，通过任意分布的远程天线单元实现在下行链路上的无线信息与功率同传，远程天线单元采用EH技术，并可与智能电网交易收集的能量，进行双向的能量流动。但是这种架构的缺点是RAUs收集的能量只能供自身使用或者直接将多余的能量传输给智能电网，不能实现远程天线单元之间的能量的动态分配和共享，造成能源在传输过程中的浪费，使资源不能得到灵活配置，对智能电网的依赖程度较高，不利于网络部署。
发明内容
本发明提供了一种基于EH分布式基站系统的动态功率分配方法，其目的在于使EH远程天线单元(以下简称RAU)收集的能量在保证自身使用之外，可以将多余的能量输送给能量共享池，供其它RAU共享，并根据能量共享池内能量的多少，决定能量共享池是否与智能电网进行交易，实现RAU和能量共享池之间的能量传输速率阈值的动态变化和功率的动态分配。本发明有助于能量利用的动态平衡，提升系统的性能。
本发明的技术方案包括如下步骤：
定义：S为智能电网与能量共享池之间的能量交易状态，Fk为第k个RAU输送能量给能量共享池的速率，Gk为第k个RAU从能量共享池借用能量的速率，Ek为第k个RAU的能量收集速率，pk为第k个RAU的发射功率，pmax为RAU的发射功率限制，Q为能量共享池的能量水平，Qmax为能量共享池的存储空间，η为智能电网与能量共享池、能量共享池和RAU之间进行功率传输的能量损失效率，Ω为RAU构成的集合，T为RAU以最大功率pmax传输时智能电网与能量共享池的交易状态，N是RAU的数量，k＝1,2,…,N。
确定
Figure BDA0002228789080000021
0＜α＜1；k从1到N依次循环。
如果S＞0且满足0≤Q＜Qmax，则所有的RAU采用最大发射功率pmax进行传输。
如果S＝0或者S＞0且满足Q＝Qmax：初始化T＝0,然后执行以下步骤：
(1)根据
Figure BDA0002228789080000022
采用一维线性搜索或动态规划等方法确定RAU向能量共享池传输能量时的阈值kR-E和能量共享池向RAU传输能量时的阈值kE-R，其中Sk表示在第k个RAU与能量共享池进行交易时，此时智能电网与能量共享池之间的能量交易状态,其表达式与S的表达式相同。对集合Ω中的任意第k个RAU，计算该RAU的发射功率为
Figure BDA0002228789080000023
其中gk是集合Ω中的第k个RAU与用户之间链路的信道增益，kR-E表示RAU向能量共享池传输能量时的阈值，kE-R表示能量共享池向RAU传输能量时的阈值，EΩ(k)表示集合Ω中的第k个RAU的能量收集速率。计算集合Ω的大小N′Ω，当集合Ω中某个RAU的发射功率大于或等于pmax，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的发射功率为pmax，得到T＝T+S。如果第k个RAU收集能量的速率小于其发射功率，对第k个RAU之前的RAU，如果其收集能量的速率大于其发射功率，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的发射功率为pmax，得到T＝T+S。如果第k个RAU收集能量的速率大于其发射功率，对第k个RAU之前的RAU，如果其收集能量的速率不等于其发射功率，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的发射功率为pmax，得到T＝T+S。计算集合Ω的大小N″Ω，输出T和Ω；如果N″Ω＝N′Ω，令T′＝T；否则返回步骤(1)继续循环。
(2)令k＝N″Ω以及集合Ω中的第k个RAU的发射功率为0，T′＝T′+ηEΩ(k)，并将该RAU从集合Ω中移除；根据
Figure BDA0002228789080000031
采用一维线性搜索或动态规划等方法确定kR-E和kE-R。对集合Ω的任意第k个RAU，计算该RAU的发射功率为
Figure BDA0002228789080000032
输出各RAU的发射功率和T′。如果此时RAU被分配的功率大于在步骤(1)中被分配的功率，则把此时分配的功率赋值给该RAU，返回步骤(2)继续循环；否则功率分配过程结束，输出所有RAU的发射功率。
具体实施方式
一个具体的实施例系统模型中，信息与能量双向传输链路包括有线或无线信息传输双向链路和有线或无线能量传输双向链路，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、N(N＞1)个远程天线单元、一个能量共享池、能量共享池与基带处理单元之间的传输链路和接口、RAU与基带处理单元之间的传输链路和接口、RAU与能量共享池之间的传输链路和接口、分布式基站与智能电网设备之间的传输链路与接口等。基带处理单元和RAU均具备能量收集能力，假设基带处理单元收集的能量足够驱动自身电路。能量共享池可以存储来自智能电网、RAU的电能，也可以向智能电网、RAU供应电能。智能电网可以向能量共享池提供电能，智能电网和能量共享池的电能双向交易通过智能电表完成，对分布式基站系统与智能电网之间的电力交易进行计数计价。在此基础上，本发明在EH分布式基站系统中提出了一种EH分布式基站系统的动态功率分配方法。
设第k个RAU的发射功率为pk，则
pk＝Ek+Gk-Fk
其中0≤pk≤pmax,pmax为RAU的发射功率限制，第k个RAU的能量收集速率为Ek,Ek≥0，第k个RAU从能量共享池借用能量的速率为Gk，Gk≥0，第k个RAU输送能量给能量共享池的速率为Fk，Fk≥0。
设Q为能量共享池的能量水平，所以有：
Figure BDA0002228789080000041
其中，0≤Q≤Qmax，Qmax为能量共享池的存储空间，为正实数,η为智能电网与能量共享池、能量共享池和RAU之间进行功率传输的能量损失效率，能量共享池从智能电网借用能量的速率为Ds,Ds≥0，能量共享池输送能量给智能电网的速率为Cs,Cs≥0。当能量共享池的能量水平低于Qmax的α倍(0＜α＜1)时，智能电网向能量共享池输送能量；当能量共享池的能量水平超过Qmax时，能量共享池将过剩的能量输送给智能电网。
设S为智能电网与能量共享池之间的能量交易状态，有S＝Cs-Ds，为了最小化使用来自智能电网的能源，可约束S≥0。通过推导可以得到
Figure BDA0002228789080000042
设集合Ω为RAU构成的集合，T为智能电网与RAU交易时，此时能量共享池与智能电网交易的状态。所述EH分布式基站系统的动态功率分配方法的具体步骤如下：
(一)初始化集合Ω＝{1,2,…,N}，集合Ω的大小为NΩ,T＝0；
(二)从k＝1:N进行迭代,如果S＞0，则执行(三)，否则执行(四)；
(三)如果能量共享池内的能量0≤Q＜Qmax，则所有的RAU采用最大传输功率进行传输；否则如果S＞0，Q＝Qmax时,执行(四)；
(四)根据
Figure BDA0002228789080000043
(Sk表示在第k个RAU与能量共享池进行交易时，此时能量共享池与智能电网的交易状态)采用一维线性搜索或动态规划等方法找到RAU向能量共享池传输能量时的阈值kR-E和能量共享池向RAU传输能量时的阈值kE-R；对集合Ω的任意第k个RAU，计算第k个RAU的传输功率为
Figure BDA0002228789080000044
(五)执行以下步骤：
(1)计算集合Ω的大小N′Ω。当集合Ω中的RAU的传输功率大于或等于pmax，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的传输功率为pmax，得到T；如果第k个RAU收集能量的速率小于其传输功率，执行(2)；如果第k个RAU收集能量的速率大于其传输功率，执行(3)；否则，计算集合Ω的大小N″Ω，输出T和Ω。
(2)对第k个RAU之前的RAU，如果其收集能量的速率大于其传输功率，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的传输功率为pmax，得到T，计算集合Ω的大小N″Ω，输出T和Ω；执行(六)；
(3)对第k个RAU之前的RAU，如果其收集的能量速率不等于其传输功率，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的传输功率为pmax，得到T，计算集合Ω的大小N″Ω，输出T和Ω；执行(六)。
(六)如果N″Ω＝N′Ω，则RAU的传输功率为(四)中计算得到的功率，否则令NΩ＝N″Ω，执行(四)；
(七)执行以下步骤：
(i)计算Ω集合的长度N”Ω，初始化T′＝T；
(ii)令k＝N”Ω，第k个RAU的传输功率为0，T′＝T′+ηEΩ(k)，并将该RAU从集合Ω中移除；
(iii)根据
Figure BDA0002228789080000051
重新采用一维线性搜索或动态规划等方法找到RAU向能量共享池传输能量时的阈值kR-E和能量共享池向RAU传输能量时的阈值kE-R；对集合Ω的任意第k个RAU，计算第k个RAU的传输功率为
Figure BDA0002228789080000052
输出RAU的传输功率和T′。
(八)如果(七)中RAU分配的传输功率大于(六)中RAU分配的传输功率，则当前RAU分配的功率赋值给(六)中的RAU，执行(七)；否则，功率分配过程结束，输出所有RAU分配的传输功率。
本发明特点及有益效果：(1)本发明方法中，RAU收集的能量在保证自身使用之外，可以将多余的能量输送给能量共享池，供其它RAU共享，根据能量共享池内能量的多少，决定能量共享池是否与智能电网进行交易，在满足智能电网和能量共享池交易条件的前提下，优化了系统的能量分配，具有科学和实用价值；(2)本发明方法中，RAU和能量共享池之间的能量传输速率的阈值是动态变化的，实现了功率的动态分配，有助于能量利用的动态平衡，提升了系统的性能。

Claims (1)

1.一种EH分布式基站系统的动态功率分配方法，包括能量共享池、EH远程天线单元(RAU)和智能电网，定义：S为智能电网与能量共享池之间的能量交易状态，Fk为第k个RAU输送能量给能量共享池的速率，Gk为第k个RAU从能量共享池借用能量的速率，Ek为第k个RAU的能量收集速率，pk为第k个RAU的发射功率，pmax为RAU的发射功率限制，Q为能量共享池的能量水平，Qmax为能量共享池的存储空间，η为智能电网与能量共享池、能量共享池和RAU之间进行功率传输的能量损失效率，Ω为RAU构成的集合，T为RAU以最大功率pmax传输时智能电网与能量共享池的交易状态，N是RAU的数量，k＝1,2,…,N；其特征在于：
Figure FDA0003363038860000011
0＜α＜1；如果S＞0且满足0≤Q＜Qmax，则所有的RAU采用最大发射功率pmax进行传输；如果S＝0或者S＞0且满足Q＝Qmax：初始化T＝0,然后执行以下步骤：
(1)根据∑k∈ΩSk+T＝0采用一维线性搜索或动态规划方法确定RAU向能量共享池传输能量时的阈值kR-E和能量共享池向RAU传输能量时的阈值kE-R，其中Sk表示在第k个RAU与能量共享池进行交易时，此时智能电网与能量共享池之间的能量交易状态表达式与S的表达式相同；对集合Ω中的任意第k个RAU，计算该RAU的发射功率为
Figure FDA0003363038860000012
其中gk是集合Ω中的第k个RAU与用户之间链路的信道增益，kR-E表示RAU向能量共享池传输能量时的阈值，kE-R表示能量共享池向RAU传输能量时的阈值，EΩ(k)表示集合Ω中的第k个RAU的能量收集速率；计算集合Ω的大小N′Ω，当集合Ω中某个RAU的发射功率大于或等于pmax，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的发射功率为pmax，得到T＝T+S；如果第k个RAU收集能量的速率小于其发射功率，对第k个RAU之前的RAU，如果其收集能量的速率大于其发射功率，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的发射功率为pmax，得到T＝T+S；如果第k个RAU收集能量的速率大于其发射功率，对第k个RAU之前的RAU，如果其收集能量的速率不等于其发射功率，则把该RAU从集合Ω中移除，并令该RAU的发射功率为pmax，得到T＝T+S；计算集合Ω的大小N″Ω，输出T和Ω；如果N″Ω＝N′Ω，令T′＝T；否则返回步骤(1)继续循环；
(2)令k＝N″Ω以及集合Ω中的第k个RAU的发射功率为0，T′＝T′+ηEΩ(k)，并将该RAU从集合Ω中移除；根据∑k∈ΩSk+T′＝0采用一维线性搜索或动态规划方法确定kR-E和kE-R；对集合Ω的任意第k个RAU，计算该RAU的发射功率为
Figure FDA0003363038860000021
输出各RAU的发射功率和T′；如果此时RAU被分配的功率大于在步骤(1)中被分配的功率，则把此时分配的功率赋值给该RAU，返回步骤(2)继续循环；否则功率分配过程结束，输出所有RAU的发射功率。
CN201910960635.9A 2019-10-10 2019-10-10 一种eh分布式基站系统的动态功率分配方法 Expired - Fee Related CN110677913B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910960635.9A CN110677913B (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种eh分布式基站系统的动态功率分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910960635.9A CN110677913B (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种eh分布式基站系统的动态功率分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110677913A CN110677913A (zh) 2020-01-10
CN110677913B true CN110677913B (zh) 2022-01-18

Family

ID=69081834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910960635.9A Expired - Fee Related CN110677913B (zh) 2019-10-10 2019-10-10 一种eh分布式基站系统的动态功率分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110677913B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115767704A (zh) * 2021-08-28 2023-03-07 华为技术有限公司 一种功率共享方法及相关装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108307494A (zh) * 2017-08-09 2018-07-20 浙江工业大学 一种基于能量采集的线性搜索式双连接数据分流方法
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

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016061181A2 (en) * 2014-10-14 2016-04-21 Ohio State Innovation Foundation Systems capable of self-harvesting energy from wireless devices and methods of using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108307494A (zh) * 2017-08-09 2018-07-20 浙江工业大学 一种基于能量采集的线性搜索式双连接数据分流方法
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

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《An Energy Sharing EH-DAS Model and its Power Allocation Among RAUs》;Jing Jiao, Kun Xiao;《China Communications》;20201231;全文 *
《Energy Depositing for Energy Harvesting》;Yucheng Liao等;《2018 10th International Conference on Wireless Communications and Signal Processing(WCSP)》;20181203;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110677913A (zh) 2020-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109600178B (zh) 一种边缘计算中能耗与时延和最小化的优化方法
CN111246586B (zh) 一种基于遗传算法的分配智能电网资源的方法及系统
CN111182582B (zh) 面向移动边缘计算的多任务分布式卸载方法
CN107248015B (zh) 基于集合预报的水库实时蓄水调度方法
CN103873146B (zh) 室内分布式可见光通信系统中的资源调度方法
CN103442412B (zh) 一种基于加权最优二分图匹配的网络选择方法
CN111628855A (zh) 基于深度强化学习的工业5g动态多优先级多接入方法
CN110677913B (zh) 一种eh分布式基站系统的动态功率分配方法
CN115987375A (zh) 融合网络的电力设备关联与资源优化方法、系统及介质
CN110650526B (zh) 能量共享的eh分布式基站系统功率分配方法
CN109272167B (zh) 一种基于uudn和q神经网络的绿色能量合作方法
CN110248369A (zh) 一种小区容量的调整方法及装置
CN105610941A (zh) 一种移动网络中基于节点分组的数据分片缓存方法
CN109150333B (zh) 基于能量共享的分布式基站远程天线单元选择方法
CN114884957B (zh) 空天地网络中的计算任务卸载方法、装置和电子设备
CN104410976B (zh) 一种分布式端到端用户和蜂窝网络用户关联及时间分配方法
CN113326135B (zh) 一种多目标下的云资源调度方法
CN106211198B (zh) 一种云无线接入网络下联合下行波束成形和小区附着的方法
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
CN110677904B (zh) 独立于电网的eh分布式基站系统功率分配方法
CN108712777B (zh) 一种考虑能量损耗的能量采集无线传输系统功率分配方法
CN110312314B (zh) 基于无线能量收集的协作无线网络子信道及功率分配方法
CN108738048B (zh) 一种基于遗传算法的最大化公平性基站主动存储方法
CN110225537B (zh) 基于无线能量收集的协作无线网络功率分配方法
CN109462861A (zh) 一种面向电力无线专网的分层异构网络接入协同选择策略

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220118