TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法与系统技术方案

本发明专利技术提供一种TD‑LTE电力无线专网能效资源分配方法与系统，建立非对称协作系统，通过詹森不等式及平均值期望的变换，获得非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系，获取非对称协作系统的总能耗，获取非对称协作系统的能量效率函数表达式，优化非对称协作系统的能量效率，获得天线数目最优解和发射功率分配最优解，更新天线数目为天线数目最优解并更新发射功率分配为发射功率分配最优解，重复优化非对称协作系统的能量效率，直至最优天线数目与最优发射功率分配均收敛。整个过程中，求解得到最大化系统能量效率的最优协作天线数以及最优发射功率分配，无需占用过多去程带宽，能够显著提高TD‑LTE电力无线专网系统能效。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网通信
，特别是涉及TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法与系统。
技术介绍
集中式TD-LTE(TimeDivisionLongTerm)电力无线专网通过协调分配功率及带宽等资源来实现协作传输。一般的用于集中式TD-LTE电力无线专网协作传输的能效资源分配方法以最大化系统的能量效率为目标，即：一方面利用天线间的协作来提升系统的吞吐量；另一方面通过功率、基带处理等资源的分配尽可能降低系统总能耗，从而在满足不断增长的通信业务需求的同时实现了节能减排。然而，目前用于集中式TD-LTE电力无线专网协作传输的能效资源分配方法存在的问题是：1)缺乏适用于协作场景的能耗模型。2)存在不必要的天线协作。所有能够与终端建立通信链路的天线均参与协作传输，给去程带宽增加负担，限制系统所能容纳的用户/业务数。上述问题都严重制约TD-LTE电力无线专网系统能效。
技术实现思路
基于此，有必要针对一般TD-LTE电力无线专网能效资源分配方案严重制约TD-LTE电力无线专网系统能效的问题，提供一种能够显著提高TD-LTE电力无线专网系统能效的TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法与系统。一种TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法，包括步骤：根据TD-LTE电力无线专网的网络架构与协作传输标志变量，建立非对称协作系统；根据非对称协作系统，通过詹森不等式及平均值期望的变换，获得非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系；获取非对称协作系统的总能耗，其中，总能耗包括基带处理能耗、功率放大器能耗、射频部分能耗以及额外能耗；根据非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系以及非对称协作系统的总能耗，获取非对称协作系统的能量效率函数表达式；根据非对称协作系统的能量效率函数表达式，优化非对称协作系统的能量效率，获得天线数目最优解和发射功率分配最优解；更新天线数目为天线数目最优解并更新发射功率分配为发射功率分配最优解，重复优化非对称协作系统的能量效率，直至最优天线数目与最优发射功率分配均收敛。一种TD-LTE电力无线专网能效资源分配系统，包括：系统建立模块，用于根据TD-LTE电力无线专网的网络架构与协作传输标志变量，建立非对称协作系统；相对关系获取模块，用于根据非对称协作系统，通过詹森不等式及平均值期望的变换，获得非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系；总能耗获取模块，用于获取非对称协作系统的总能耗，其中，总能耗包括基带处理能耗、功率放大器能耗、射频部分能耗以及额外能耗；函数式获取模块，用于根据非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系以及非对称协作系统的总能耗，获取非对称协作系统的能量效率函数表达式；优化模块，用于根据非对称协作系统的能量效率函数表达式，优化非对称协作系统的能量效率，获得天线数目最优解和发射功率分配最优解；更新模块，用于更新天线数目为天线数目最优解并更新发射功率分配为发射功率分配最优解，重复优化非对称协作系统的能量效率，直至最优天线数目与最优发射功率分配均收敛。本专利技术TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法与系统，根据TD-LTE电力无线专网的网络架构与协作传输标志变量，建立非对称协作系统，通过詹森不等式及平均值期望的变换，获得非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系，获取非对称协作系统的总能耗，获取非对称协作系统的能量效率函数表达式，优化非对称协作系统的能量效率，获得天线数目最优解和发射功率分配最优解，更新天线数目为天线数目最优解并更新发射功率分配为发射功率分配最优解，重复优化非对称协作系统的能量效率，直至最优天线数目与最优发射功率分配均收敛。整个过程中，建立适用于TD-LTE电力无线专网中协作场景的非对称协作系统，并提出非对称协作传输的能效资源分配算法，求解得到最大化系统能量效率的最优协作天线数以及最优发射功率分配，无需占用过多去程带宽，能够显著提高TD-LTE电力无线专网系统能效。附图说明图1为本专利技术TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法第一个实施例的流程示意图；图2为TD-LTE电力无线专网的网络架构示意图；图3为本专利技术TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法第二个实施例的流程示意图；图4为本专利技术TD-LTE电力无线专网能效资源分配系统第一个实施例的结构示意图；图5为本专利技术TD-LTE电力无线专网能效资源分配系统第二个实施例的结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法，包括步骤：S100：根据TD-LTE电力无线专网的网络架构与协作传输标志变量，建立非对称协作系统。TD-LTE电力无线专网的网络架构可以基于历史经验获取，具体来说，如图2所示，图2中UE指代通信终端，RRH为射频单元，BBU为基带处理单元。更具体的相关参数如下表1表1TD-LTE电力无线专网系统模型参数对于终端k，其所收到的信号为：yk=hkH·ωk·sk+Σm≠khkH·ωm·sm+zk]]>式中，为终端k接收到的有用信号；为干扰信号；zk为噪声，满足E[||zk||]＝0且协作传输可有效消除干扰，上述公式第二项干扰信号为0，从而得到终端接收到的信号为：yk=hkH·ωk·sk+zk]]>终端k的信干噪比SINR为ζk=||hkHωk||2σk2]]>在集中式TD-LTE网络架构中，处理中心BBU拥有完备的CSI(ChannelStateInformation，信道状态)信息。为了降低不必要天线协作带来的去程带宽浪费，以接入更多的用户数，非对称协作传输中并非所有的RRH(RemoteRadioHead，射频拉远头)参与协作，而是仅有部分RRH参与协作传输(即处理中心BBU拥有所有终端的数据信息，但是并不会将所有信息进行协作预编码，也不会将预编码及数据信息通过去程链路传输至所有RRH)，定义协作传输标志变量：构建整个非对称协作系统。在其中一个实施例中，步骤S100包括：步骤一：获取TD-LTE电力无线专网的网络架构。TD-LTE电力无线专网的网络架构可以基于历史经验数据获取，具体可以参见图2，其为典型的TD-LTE电力无线专网的网络架构示意图。另外，在某些特殊的应用场景下还可以基于实际的应用场景更新TD-LTE电力无线专网的网络架构。步骤二：定义TD-LTE电力无线专网中协作传输标志变量。步骤三：识别TD-LTE电力无线专网非对称协作传输中参与协作的RRH和未参与协作的RRH。参与向用户k协作传输数据的RRH集合表达为：Γk＝{n|n∈Γ,tn,k＝1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TD‑LTE电力无线专网能效资源分配方法，其特征在于，包括步骤：根据TD‑LTE电力无线专网的网络架构与协作传输标志变量，建立非对称协作系统；根据所述非对称协作系统，通过詹森不等式及平均值期望的变换，获得非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系；获取所述非对称协作系统的总能耗，其中，所述总能耗包括基带处理能耗、功率放大器能耗、射频部分能耗以及额外能耗；根据所述非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系以及所述非对称协作系统的总能耗，获取所述非对称协作系统的能量效率函数表达式；根据所述非对称协作系统的能量效率函数表达式，优化所述非对称协作系统的能量效率，获得天线数目最优解和发射功率分配最优解；更新天线数目为天线数目最优解并更新发射功率分配为所述发射功率分配最优解，重复优化所述非对称协作系统的能量效率，直至最优天线数目与最优发射功率分配均收敛。

【技术特征摘要】
1.一种TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法，其特征在于，包括步骤：根据TD-LTE电力无线专网的网络架构与协作传输标志变量，建立非对称协作系统；根据所述非对称协作系统，通过詹森不等式及平均值期望的变换，获得非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系；获取所述非对称协作系统的总能耗，其中，所述总能耗包括基带处理能耗、功率放大器能耗、射频部分能耗以及额外能耗；根据所述非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系以及所述非对称协作系统的总能耗，获取所述非对称协作系统的能量效率函数表达式；根据所述非对称协作系统的能量效率函数表达式，优化所述非对称协作系统的能量效率，获得天线数目最优解和发射功率分配最优解；更新天线数目为天线数目最优解并更新发射功率分配为所述发射功率分配最优解，重复优化所述非对称协作系统的能量效率，直至最优天线数目与最优发射功率分配均收敛。2.根据权利要求1所述的TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法，其特征在于，所述根据TD-LTE电力无线专网的网络架构与协作传输标志变量，建立非对称协作系统的步骤包括：获取TD-LTE电力无线专网的网络架构；定义所述TD-LTE电力无线专网中协作传输标志变量；识别所述TD-LTE电力无线专网非对称协作传输中参与协作的RRH和未参与协作的RRH；记录所述参与协作的RRH集合，并记录所述未参与协作的RRH的发射功率；构建非对称协作系统。3.根据权利要求1所述的TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法，其特征在于，所述根据所述非对称协作系统，通过詹森不等式及平均值期望的变换，获得非对称协作系统吞吐量下界与天线数目和发射功率分配的相对关系的步骤包括：根据所述非对称协作系统以及香农公式，计算所述非对称协作系统中终端数据速率；根据所述终端数据速率，计算所述非对称协作系统的总吞吐量；采用詹森不等式对所述非对称协作系统的总吞吐量计算方式进行变换并进行平均值期望处理，得到所述非对称协作系统吞吐量下界由天线数目和发射功率分配的函数表达式。4.根据权利要求1所述的TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法，其特征在于，所述获取所述非对称协作系统的总能耗的步骤包括：获取TD-LTE电力无线专网的编解码方式与预编码方式、所述非对称协作系统中天线数目以及所述非对称协作系统中活跃终端数；计算所述非对称协作系统的基带处理能耗；获取所述非对称协作系统中功率放大器能耗、射频部分能耗以及额外能耗；计算所述非对称协作系统的总能耗。5.根据权利要求1所述的TD-LTE电力无线专网能效资源分配方法，其特征在于，所述根据所述非对称协作系统的能量效率函数表达式，优化所述非对称协作系统的能量效率，获得天线数目最优解和发射功率分配最优解的步骤包括：获取所述非对称协作系统的能量效率函数表达式；定义所述发射功率分配为常量，简化所述非对称协作系统的能量效率函数表达式，求解天线数目最优解的函数表达式；根据所述天线数目最优解函数表达式以及简化后的所述非对称...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙颖，衷宇清，王敏，王素杰，李佳，
申请(专利权)人：广州供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44