[发明专利]一种基于大规模天线阵列的无线功率云化的方法及系统

权利要求书

1.一种基于大规模天线阵列的无线功率云化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、创设一个空闲能量因子E_idle，用于表示在单位频率中包含剩余功率的因素；并定义大规模天线阵列中每个天线的空闲能量因子的计算公式为：其中，P_i、P′_i分别表示天线资源池中第i个天线的最大有效发射功率和已分配的功率；SNR_i表示第i个天线的的信噪比；Spectrum_i表示第i个天线的所占用频谱的带宽；S为第i个天线的用户数；

S2、大规模天线阵列中的每个天线将自己的状态信息发送至基站控制器，基站控制器通过网关将状态信息上传至云服务器；

S3、云服务器根据每个天线的状态信息，按照定义的空闲能量因子的计算公式，计算出每个天线的空闲能量因子；并按照空闲能量因子由大至小的顺序，挑选出指定个数的天线加入到天线资源池中；

S4、云服务器按照基于空闲能量因子的调度算法，从当前天线资源池中动态地选取出可被占用天线，并广播该选取结果；

S5、成为可被占用天线后，该天线将当前的状态信息上传至云服务器进行登记；云服务器根据使用需要为登记后的天线分配功率资源，直至该天线使用完毕后释放功率资源；

步骤S2中，每个天线发送的状态信息包括：最大有效发射功率、已分配的功率、信噪比、信号强度、频谱带宽、用户数；

步骤S4具体包括以下流程：

S41、当前天线资源池中的天线将自己的状态信息通过各自的基站控制器和网关上传至云服务器，并在该状态信息中携带可使用选取轮数、未收到通告次数的信息；

S42、云服务器每当收到天线上传的状态信息，根据状态信息判断该天线的可使用选取轮数是否为第一轮或者未收到通告次数是否等于预设的最大次数，若是，转入步骤S43；否则，转入步骤S44；

S43、将空闲能量因子作为唯一判断因素来确定是否将该天线选取为可被占用天线；并将该天线的可使用选取轮数自增1，转入步骤S45；

S44、将空闲能量因子、信号强度、频谱带宽、用户数均作为判断因素来确定是否将该天线选取为可被占用天线；并将该天线的可使用选取轮数自增1，转入步骤S45；

S45、若该天线被选取为可被占用天线后，云服务器通过网关向该天线所在的基站发送控制消息，指定该天线成为可被占用天线；同时，该天线所在的基站将该天线的状态信息以通告形式广播给大规模天线阵列中的其他天线；所述其他天线若未收到通告，则将自己的未收到通告次数自增1；

步骤S43中，将空闲能量因子作为唯一判断因素来确定是否将该天线选取为可被占用天线，具体包括以下操作：

将该天线的空闲能量因子与当前天线资源池中其余未被选中的天线的空闲能量因子进行比较，若该天线的空闲能量因子为最大，则将该天线选取为可被占用天线；否则，不将该天线选取为可被占用天线；

步骤S44中，将空闲能量因子、信号强度、频谱带宽、用户数均作为判断因素来确定是否将该天线选取为可被占用天线，具体包括以下操作：

1)利用改进后的退火算法计算出阈值T(n)，该改进后的退火算法为：

其中，P为天线成为可被占用天线的百分数；r为当前选取轮数；G为在最近的1/p轮中未当选可被占用天线的天线集合；n表示第n个天线；E’_idle表示第n个天线的空闲能量因子；

2)根据信号强度、频谱带宽、用户数的加权运算随机生成一个0～1之间的随机数；将生成的随机数与阈值T(n)做比较，如果小于该阈值T(n)，则将该天线选取为可被占用天线；否则，不将该天线选取为可被占用天线。

2.如权利要求1所述的基于大规模天线阵列的无线功率云化的方法，其特征在于，该方法还包括天线资源池动态更新操作：

1)、未加入到天线资源池中的天线收到通告后，根据通告中携带的状态信息获取到当前被选取为可被占用天线的信号强度；若未加入到天线资源池中的天线的信号强度大于获取到的信号强度，则通过其所在的基站控制器及网关，向云服务器发送加入请求，并在该加入请求中携带其自身的状态信息和空闲能量因子；

2)、云服务器根据加入请求中的空闲能量因子，判断发出加入请求的天线的空占比是否在预设的空闲阈值以内，若是，则将该天线加入到天线资源池中。