[发明专利]多电力零售商与多蜂窝基站的能量供需方法

权利要求书

1.一种多电力零售商与多蜂窝基站的能量供需方法，其特征在于，所述方法包括：

多个电力零售商根据自身策略向所有基群公布电价；利用匹配理论将所有基群与多个电力零售商进行匹配；

其中，所述利用匹配理论将所有基群与多个电力零售商进行匹配，具体包括：

每个基群根据所述电价和基群自身效用函数建立对多个电力零售商的偏好列表；

每个基群根据所述偏好列表依次向电力零售商提出匹配申请；

电力零售商在收到匹配申请后，根据电力零售商效用表达式对匹配申请的基群从高到低的排序，与满足条件的基群达成匹配，拒绝未满足条件的基群，使其参加下一轮匹配；

当基群的匹配集合为空或者匹配轮次达到设定的最大限时停止匹配，得到电力零售商的电价向量以及基群的电能需求向量；

其中，在所述利用匹配理论将所有基群与多个电力零售商进行匹配之前，还包括：

每个基群内的基站根据信道状态和用户的需求，利用匹配理论将用户与基站的子信道进行匹配，将没有分配用户的基站调整为睡眠模式，得到匹配矩阵以及活跃基站的集合，使得基群的能耗开销降低；

利用凸优化理论将功率分配给用户，并且根据基群内基站效用函数的大小将集合中的活跃基站从低到高排序；

其中，在每个基群根据所述偏好列表向电力零售商提出匹配申请之前，还包括：

每个基群对内部基站的开关策略进行相应的修改，将效用值最低的基站设定为睡眠模式，以降低基群电能开销，具体包括：

将电力零售商的电价带入效用函数表达式后求得基群的初始效用值；

将基群内活跃基站集合中效用值最低的基站设定为睡眠模式，将睡眠模式的基站从活跃基站集合以及所有用户的偏好列表中除去，并将与睡眠模式的基站匹配的用户加入用户匹配集合，与余下的活跃基站进行匹配，将资源重新合理分配后得到改变后的基群效用值U_Z'；

将改变后的基群效用值U_Z'与初始效用值U_Z进行对比，若U_Z'-U_Z≥0，则表示改变后基群效用值增加，令U_Z＝U_Z'，继续取活跃基站集合中效用最低的基站将其调整为睡眠模式，重复上一步骤；若U_Z'-U_Z＜0，则表示改变后基群效用值减少，确定基群在向电力零售商m提出匹配申请时的最佳基站开关策略，并以该策略向该电力零售商提出匹配申请；

其中，基群内基站的开关策略，包括：

在蜂窝网络中，基站的能耗被分为静态能耗和动态能耗两部分，静态能耗是指在没有任何流量负载的情况下基站的功耗，而动态能耗指的是在基站上的交通负荷造成的额外的电力消耗，当移动用户终端与基站之间没有业务的传输时，基站的动态能耗为零；

为了让基站消耗的能量效率更高，引入了基站的睡眠模式降低基群的耗能，当基站没有业务或者是业务较少时，将其状态由活跃模式转换至睡眠模式能节省下大量的能耗，具体的基站能耗表达式如下所示：

在该式中P_st,k表示基站的静态能耗，根据基站类型的不同设定为不同值，一般设为常数，为基站的动态能耗，ζ为动态能耗的权重，表示基站k的第j个子信道服务用户n，用1(0)表示，表示基站k的第j个子信道服务用户n时的传输功率，P_sleep,k表示基站k在睡眠模式下的能耗，基站与用户的匹配参数以及分配的传输功率关系为当基站的动态能耗P_dy,k＝0时，表示该基站的总的业务量为零，没有需要服务的移动终端，又因为P_sleep,k＜＜P_st,k，此时将基站的运行状态调整为睡眠模式，能够节省基站的大量静态耗能，提高能量使用效率；

一个基群中共有K个基站，需服务N个移动用户，基群的效用函数表达式为：

该公式前部分为基群创造的价值，即吞吐量，表示基站k的第j个子信道与用户n之间的信道增益，表示基站l的第j个子信道与用户n之间的信道增益，表示其他噪声，l为基站标号；后半部分为基群中所有基站的能耗开销，其中e_m.z为零售商m提供给基群z的电价；

在给出以上效用函数表达式后，基群在与电力零售商的匹配中，将会优先考虑电价较低的零售商，在提出匹配申请前，为了使效用值最大化，除了将没有业务的基站调整为睡眠模式，还将业务量较低的基站用户分配给其他活跃基站，降低基群能耗，由于基群内的K个基站均有开关两种模式，因此基群的开关策略共有2^k种，基站数量越大，情况越多；在这种情况下，基群开关策略的决定采用了一种启发式算法，即将基群内所有基站的效用函数从高到低排序，依次将效用函数最低的基站调整为睡眠模式，并将之前与睡眠模式的基站匹配的用户重新与剩下的活跃基站匹配，对比调整前后基群效用值的变化，最终确定效用值最大的策略为基群开关基站最优决策。