数能一体化网络中基于RRH动态模式切换的资源分配方法组成比例
Resource allocation method based on RRH dynamic mode switching in digital energy integration network
The invention discloses a can in the integrated network resource allocation method based on RRH dynamic mode switching, which comprises the following steps: S1, network model and transmission protocol; energy signal and the data signal received by each user, S2 computing, data throughput and energy harvesting calculation of each user; S3, define the evaluation function. To determine the optimal target; S4, according to the design data and determine the beam energy transfer between RRH and user optimal channel information; S5, for a time slot of data transmission, user RRH mode selection, RRH power distribution time optimization; data transmission time slot and user evaluation function corresponding to S6, the largest selection system the selection of RRH and RRH power distribution mode selection as the optimal choice, and calculate the optimal beam for users of RRH according to the method of step S4 Design\u3002 By optimizing the allocation of power and RRH resources, the system can significantly improve the throughput and energy harvesting performance of the system.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数能一体化通信网络
，具体涉及一种C-RAN场景下基于RRH动态模式切换并且满足不同用户集数据与能量总体需求的时隙与功率资源分配方案。
技术介绍
数能一体化网络(Data and Energy Integrated Communication Networks,DEINs)是一种源于数据和能量协同传输技术而进化出的通信网络，其与传统网络的区别在于其不单单可以进行用户与基站之间的数据通信，还可以满足不同用户的能量需求，比如对通信设备进行无线充电。其基本的协议栈包括：物理层，链路层，网络层和应用层。其中物理层主要负责能量和数据信息的编码与解码，另外还包括波束成形的设计以及全双工技术的引入，同时干扰的利用与消除也会在物理层得以体现。链路层主要负责通信资源的合理分配，包括对不同时隙，频率以及空间等资源的优化分配，另外还负责数据速率的控制以及能量的管理。网络层则主要负责数能一体化网络中的路由设计，通过设计多种路由算法来满足网络用户的各色需求，比如低时延或者低转发能量消耗。应用层更加偏向于具体网络的总体规划，包括对无线传感器网络，认知无线电网络以及传统蜂...
【技术保护点】
数能一体化网络中基于RRH动态模式切换的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定网络模型和传输协议；用户与RRH之间的通信通过时隙来划分；S2、计算每个用户接收到的能量信号和数据信号，并计算每个用户的数据吞吐量和能量收割量；S3、定义评价函数，并根据评价函数确定优化目标；S4、根据信道信息确定最优的RRH与用户之间的数据与能量传输的波束设计；S5、对一个时隙内的数据传输用户、RRH模式选择、RRH功率分配进行次优化求解，包括以下子步骤：S51、初始化该时隙内数据传输用户选择、RRH功率分配以及RRH模式选择方案；S52、采用动态迭代的次优算法求出该时隙内最优的数据...
【技术特征摘要】
1.数能一体化网络中基于RRH动态模式切换的资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、确定网络模型和传输协议；用户与RRH之间的通信通过时隙来划分；S2、计算每个用户接收到的能量信号和数据信号，并计算每个用户的数据吞吐量和能量收割量；S3、定义评价函数，并根据评价函数确定优化目标；S4、根据信道信息确定最优的RRH与用户之间的数据与能量传输的波束设计；S5、对一个时隙内的数据传输用户、RRH模式选择、RRH功率分配进行次优化求解，包括以下子步骤：S51、初始化该时隙内数据传输用户选择、RRH功率分配以及RRH模式选择方案；S52、采用动态迭代的次优算法求出该时隙内最优的数据传输用户的选择、RRH功率分配以及RRH模式选择方案，并计算该时隙内系统的评价函数之和；S6、对每个时隙内的数据传输用户、RRH模式选择、RRH功率分配依次进行次优化求解，选取系统的评价函数之和最大的时隙对应的数据传输用户的选择、RRH功率分配以及RRH模式选择作为系统的最优选择，并根据步骤S4的方法计算RRH对用户的最优波束设计，完成系统的全局优化。2.根据权利要求1所述的数能一体化网络中基于RRH动态模式切换的资源分配方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下子步骤：S11、记模型场景中用户个数为K，每个用户都有一根天线；场景中总共有N个RRH，每个RRH都安装有M根天线；每个RRH都有两种工作模式，即能量传输模式和数据传输模式，两种模式可以根据需求进行相应的切换；设RRH的最大传输功率为Pmax，所有RRH由于中心处理器的管理，故总传输功率有一个限制，定义为记信道间的噪声功率为σ2；S12、用户与RRH之间的通信通过时隙来划分，对于每一个时隙，为了避免冲突干扰，只允许一个用户进行数据传输，而其他用户则进行能量传输，由于能量信号与数据信号的频带不同，故不会相互产生干扰；系统选择最优的数据传输用户，同时选取每个RRH相应的数能传输模式，定义一个用户选择向量l，在该时隙内，如果用户i进行数据传输，令li＝1，如果其进行能量传输，那么令li＝0；定义一个RRH模式选择向量r，对于第t个RRH，如果其选择数据传输模式，令rt＝1，否则令rt＝0。3.根据权利要求2所述的数能一体化网络中基于RRH动态模式切换的资源分配方法，其特征在于，所述步骤S2具体实现方法为：在每一时隙内，第t个RRH到第i个用户之间的信道表示为ht,i，其中第t个RRH的单位波束设计为功率分配为pt；用户收到的能量信号与数据信号分别表示为：第i个用户接收到的数据信号表示为： y i D = l i Σ t = 1 N r t p t h t , i H ω t x 0 + z ]]>其中，代表ht,i的共轭转置，z为高斯白噪声，x0为单位功率的随机信号；第i个用户接收到的能量信号表示为： y i E = ( 1 - l i ) Σ t = 1 N ( 1 - r t ) p t h t , i H ω t x 0 + z ]]>在该时隙内，根据香农定理，第i个用户的数据吞吐量为： R i = l i τ l o g ( 1 + Σ t = 1 N r t p t h t , i H ω t ω t H h t , i σ 2 ) ]]>在该时隙内，根据香农定理，第i个用户的能量收割量总和为： E i = ( 1 - l i ) τ Σ t = 1 N ( 1 - r t ) p t h t , i H ω t ω t H h t , i ]]>为ωt的共轭转置。4.根据权利要求3所述的数能一体化网络中基于RRH动态模式切换的资源分配方法，其特征在于，所述步骤S3具体实现方法为：定义一个联合评价函数：ηi＝αiRi+βiEi其中，αi和βi分别为每个用户i对应的数据因子和能量因子，如果某个用户i更希望进行数据通信，那么αi大于βi，如果某个用户i更希望进行能量收割来对设备充电，那么βi大于αi；为了增大整个系统所有用户的满意度之和，需要对系统所用用户的评价函数之和进行最大化，即得到如下优化问题： m a x l , p , r , ω Σ i = 1 K η i ]]>需要满足的限制条件为： C 1 : | | ω t | | = 1 , ∀ 1 ≤ t ≤ N ]]> C 2 : p t ≤ P max , ∀ 1 ≤ t ≤ N ]]> C 3 : Σ t = 1 N p t ≤ P m a x C P ]]> C 4 : Σ i = ...
【专利技术属性】
技术研发人员：冷甦鹏，赵毅哲，毛玉明，杨鲲，胡杰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51
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