[发明专利]基于绿色能源感知的效用函数异构网络接入算法

说明书

本发明公开了一种基于绿色能源感知的效用函数异构网络接入算法,引入基站绿色能源状态作为接入选择参数，提出一种基于绿色能源感知综合效用函数的接入算法GEPC，所有用户通过信道获取基站状态信息,用户根据综合效用函数进行接入基站选择；接入之后基站对接入的用户进行调节，即算法GEPCA。从而实现实现负载均衡，在不同负载下有效地降低基站总能耗费用。

技术领域

本发明涉及能源算法领域，具体是在绿色能源和电网能源混合为基站供电的双层异构网络下，一种用户接入基站的算法。

背景技术

随着通信技术的迅速发展，5G网络的基站数量相比4G网络显著增加，使用绿色能源为基站供电，可节能减排，有效降低成本。由于绿色能源存在供电不稳定特性，不能保证基站稳定工作，因而绿色能源和电网能源混合为基站供电的方式成为一种优选方案。在混合能源为基站供电的异构蜂窝网络中，如何设计用户接入算法来有效利用绿色能源就是一个重要的问题。

近年来，为有效利用绿色能源、降低能耗费用，像Bang Wang等发表的“On efficient utilization of green energy in heterogeneous cellular networks” (Journal,2017,11(2):846-857.)制定一个约束的总能源成本最小化问题并将问题分解成接入问题和最佳带宽分配问题进行求解。研究了用户接入问题，提出了集中式算法和分布式算法来最小化混合能源供应的异构网络的总能源成本。 Ansari在“Green energy aware userassociation in heterogeneous networks” (Wireless Communications andNetworking Conference(WCNC),2016IEEE. IEEE,2016:1-6.)中提出了NEAT(greeNEnergy Aware user Association) 方案，在基于用户最大信干噪比接入的方式初始化基站和用户的连接后，通过与宏基站相连的服务器对宏基站、微基站的绿色能源状态的查询，调节消耗电网能源的基站将其流量负载分流到其他工作在绿色能源状态的基站，来提升绿色能源的利用率，但是该算法未能综合考虑其他衡量基站的性能参数，在初始接入的时候并没有考虑到绿色能源的状态。

发明内容

本发明的目的为引入基站绿色能源状态作为接入选择参数，提出一种基于绿色能源感知综合效用函数的接入算法(GEPC)，之后结合基站对接入的用户进行调节得到算法(GEPCA),从而实现不同负载下有效地降低基站总能耗费用，实现负载均衡。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于绿色能源感知的效用函数异构网络接入算法，包括如下方案：

1.以降低总能源消耗费用为目标，建立求解问题的优化的问题模型为：

R_i≥R₀

a＞b＞0

其中，优化目标是使得能源消耗费用Z最小，a表示的是电网供电的单位费用，b代表的是绿色能源的单位费用，此处指的为太阳能的单位费用，C代表的是基站能耗。是基站工作状态标志位，当g_j为1时，表示基站j处于绿色能源供电状态；当g_j为0时，表示基站j处于电网供电状态。由于(1)式是组合的非线性优化问题，采取低复杂度的方法将优化问题进行分解，分解为用户接入基站，基站对用户集中调节两个阶段进行解决。首先在用户侧实施用户接入基站算法，即为GEPCA算法；在用户接入基站算法的基础上实施基站对用户集中调节算法，即为GEPCA算法。

2.作为本发明进一步的方案：所述1中首先在用户侧实施用户接入基站算法，即为GEPCA算法，按照以下方案进行：