专利汇可以提供一种均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种均衡长期能效和网络 稳定性 的C-RAN系统资源分配方法,包括:建立结合 能量 协作的混合能量供应C-RAN数学模型;建立长期能效优化问题的目标函数和约束条件;基于李雅普诺夫方程和罚函数的思想,将系统长期能效优化问题转化为单时隙优化问题;采用联合资源分配优化 算法 求解转化后的单时隙优化问题。本发明能够优化分配系统资源(传输功率、协作能量、 电网 供能),在有效提高系统长期能效和网络稳定性之间实现均衡,优化系统性能,使得采用能量协作的混合能量供应C-RAN系统满足各种长期和瞬时服务 质量 需求,具有广阔的应用前景。,下面是一种均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法专利的具体信息内容。
1.一种均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于,包括:
S1.建立结合能量协作的混合能量供应C-RAN数学模型;
S2.建立长期能效优化问题的目标函数和约束条件;
S3.基于李雅普诺夫方程和罚函数的思想,将系统长期能效优化问题转化为单时隙优化问题;
S4.采用联合资源分配优化算法求解S3转化后的单时隙优化问题。
2.根据权利要求1所述的均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于,所述步骤1具体包括如下子步骤:
S11.配置拥有1个基带单元、M个单天线远端天线单元和K个单天线用户的C-RAN系统,其中基带单元已知统计信道状态信息,且由电网供能,远端天线单元由电网和采集能量同时供能,远端天线单元间存在能量协作;
S12.建立数据传输模型,用户k的迫零预编码向量为 接收的数据速率为
其中k∈{1,...,K},ak为辅助信道矩阵,pk为分配给用户的功率,
为信道增益矩阵的共轭转置,σ2为噪声方差,log表示对数运算,|·|表示绝对值运算,||·||表示范数运算;
S13.构造远端天线单元的能量模型,时隙t内输入远端天线单元m能量为Ein,m(t)=gm(t)+Hm(t)+∑n≠m(εnmenm(t)-emn(t)),远端天线单元m所消耗的能量为其中m∈{1,...,M},gm为电网供能,Hm为采集的能量,enm
为两个远端天线单元间的能量协作,εnm为能量协作效率,η为功放效率, 为远端天线单元和用户间的预编码,Cm为电路能耗,∑·表示求和运算;
+
S14.构造动态数据能量队列,包括数据队列Qk(t+1)={Qk(t)-Rk(t)}+Ak(t)、能量队列Em(t+1)=Em(t)-Pm(t)+Ein,m(t),其中Ak为到达用户端的数据速率,{·}+表示取0和此数中的较大值。
3.根据权利要求2所述的均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于:所述步骤S13中,系统无需远端天线单元采集的能量的先验统计信息。
4.根据权利要求2所述的均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于:所述步骤S14中,系统无需用户端数据到达速率的先验统计信息。
5.根据权利要求1所述的均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于,所述步骤2具体包括如下子步骤:
S21.建立长期能效的目标函数:
其中 表示分别优化传输功率、协作能量、电网供能p,e,g使得其后函数值最大,Rsum为用户和速率,gsum为电网总耗能,EB为基带单元的电路耗能,∞表示无穷大, 表示数学期望运算, 表示求取平均值运算;
S22.建立既包括时间平均意义上的约束条件,又包括单时隙的约束条件,如下:
其中 为远端天线单元平均传输能耗阈值, 为远端天线单元瞬时传输能耗最大值,Rmin为用户要求的最小和速率,diag(·)为取矩阵的对角的运算。
6.根据权利要求1所述的均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于,所述步骤3具体包括如下子步骤:
S31.构造关于传输能耗的虚拟队列
S32.将原问题转化为单个时隙内最小化李雅普诺夫加罚漂移函数的问题:
其中 表示优化分配p,e,g使得其后函数值最小,s.t.表示使其满足后述条件,V为控制参数调整系统在能效和稳定性之前的均衡。
7.根据权利要求6所述的均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于,所述步骤S32利用Dinkelbach变换转化问题。
8.根据权利要求1所述的均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于,所述步骤4具体包括如下子步骤:
S41.初始化系统场景的各项参数,包括初始化收敛门限、控制参数V和总时隙数Tmax,设定t时隙内的的数据能量队列以及能效初始值均为0;
S42.求解所述S32中单时隙优化问题,得到系统资源的联合分配方案,所述系统资源包括传输功率、协作能量、电网供能;
S43.比较 和收敛门限的大小,如果前者的值小于后者,则认为此
时隙内迭代算法达到收敛,计算得出并更新此时隙内最优能效 接着转到步骤S44;否则返回步骤S42;
S44.按照S14和S31中构造的队列公式,动态更新系统中各数据能量队列及关于传输能耗的虚拟队列;
S45.进入下一个时隙t+1,重复步骤S42-S44,直到遍历到Tmax个时隙。
9.根据权利要求1-9中任意一项所述的均衡长期能效和网络稳定性的C-RAN系统资源分配方法,其特征在于,还包括以下步骤:
在通信过程中,远端天线单元和用户位置固定,信道大尺度衰落信息保持不变,而信道小尺度衰落随时隙变化,系统根据不同时隙的统计信道状态信息,动态实施S4步骤资源分配方法中的内层迭代和外层更新算法。
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