[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

说明书

本发明公开了一种基于大规模天线阵列的无线功率云化的方法及系统，涉及无线通信技术领域。该方法包括：创设空闲能量因子并定义大规模天线阵列中天线的空闲能量因子的计算公式；大规模天线阵列中的天线将状态信息上传至云服务器；云服务器根据状态信息计算出每个天线的空闲能量因子，并从中挑选出指定个数的天线加入到天线资源池中；云服务器按照基于空闲能量因子的调度算法，动态地选取出可被占用天线；成为可被占用的天线在云服务器进行登记，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。本发明实现了无线网络功率域的云化，有效解决了各种业务数量日益增长与网络中不可再生资源匮乏之间的矛盾。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体来讲是一种基于大规模天线阵列的无线功率云化的方法及系统。

背景技术

5G(第五代移动通信技术)将网络信息的应用范围从目前的“人-网”通信拓展至“人-网-物”协同通信、超密集连接物联网、车联网以及工业互联网等更为广泛的领域。未来5～10年，网络与通信技术的长远发展方向是万物互联，连接数量从百亿级发展到千亿级。因此，面向低功耗、超大链接应用的窄带物联网有望成为一种大范围覆盖的网络基础设施。

在5G时代，无线通信行业的资源可以有很多，大多可以通过其他方式进行优化、补充和完善。但是，不可再生的无线稀缺资源仅有时间(时域)、频谱(频域)和能源(功率域)，它们是通信行业的阳光、空气和水。在4G网络向5G网络演进的过程中，千差万别的海量小数据业务(比如：传感器、穿戴设备、表类设备等)的需求与濒临匮乏的无线资源已形成异常严峻的矛盾，比如：6GHz频段以下已经很难找到300MHz以上的连续频谱资源作为支持，流量热点的峰值和均值随时间、地域变化不可知，以及网络系统和射频链路硬件的功耗越来越大，极易出现负载不均衡等问题。因此，“云化”无线网络中的各种资源是解决这些问题的关键。

目前，大规模天线阵列(massive MIMO)增加了天线孔径，通过相干合并可以降低上下行链路所需的发射功率，符合未来“绿色通信”的要求。业内已经证明基站发射功率与基站的天线数成反比，而当信道状态不理想时，则与天线数的平方根成反比。同时，信道反馈开销仅与每个小区的用户数相关，与基站天线数无关。因此在理论上，未来5G网络中的大规模天线阵列的天线数目将会趋于无穷，因此规划这些天线的资源池，对其进行优化选择显得尤为必要。根据资源的空闲状态选择其中几根天线进行数据传输，同时也应该将一个区域内的所有大规模天线阵列的基站设备进行资源池化。目前，这种无线资源池化技术(包括天线、基站等)应用广泛。然而，资源池化技术资源选择的算法并没有考虑到设备能量和功率的要求，无法充分利用单个资源有限的功率负荷，最大化的平衡资源的系统容量和所需的能量效率。

因此，如何提出一种优化的基于大规模天线阵列的无线功率云化方案，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种基于大规模天线阵列的无线功率云化的方法及系统，实现了无线网络功率域云化，能充分利用单个资源有限的功率负荷，有效解决了各种业务数量日益增长与网络中不可再生资源匮乏之间的矛盾。

为达到以上目的，本发明提供一种基于大规模天线阵列的无线功率云化的方法，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；