[发明专利]基于能量共享的分布式基站远程天线单元选择方法

说明书

本发明公开了一种基于能量共享的分布式基站远程天线单元选择方法，所述方法包括：(1)将N个远程天线单元组合成个各包含L(L≥1)个远程天线单元的组合Ω_q，(2)对于每一个组合Ω_q，分别通过特定数学式求解优化问题以获得组合Ω_q对应的波束成形列向量、基带处理单元功率以及组合Ω_q中的远程天线单元功率。(3)利用获得的组合Ω_q对应的波束成形列向量和组合Ω_q中的远程天线单元的功率分配，按照特定数学式分别计算各组合对应的值，选取最大值对应的组合中的远程天线单元为所选的远程天线单元。本发明能够在能量共享、提升能量利用率的前提下，提供远程天线单元的最优选择原则，优化资源配置，提高网络数据传输效率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及基于能量共享的EH分布式基站的天线单元选择方法。

背景技术

从可再生能源如太阳能、风能、热能和射频(radio frequency,RF)能中获得能量的能量收集(energy harvesting,EH)技术可以驱动通信设备和网络，为实现绿色通信展现了光明的前景。分布式基站通常由基带处理单元和远程天线单元(也称为射频处理单元)组成，相对于传统基站具有更高的容量和更好的覆盖性能。无线EH网络中有关分布式基站组网的技术成果鲜见，已经公开的配置了能量共享池的EH分布式基站架构，可以实现EH分布式基站系统的收集能量在分布式基站系统内部的共享，并可与智能电网交易收集的能量，进行双向的能量流动。但是，在能量共享的前提下，如何进行远程天线单元的选择，是优化资源配置、提高数据传输效率需要考虑的问题。

发明内容

本发明提供一种无线EH网络中基于能量共享的远程天线单元选择方法，所述方法能够在能量共享、提升能量利用率的前提下，提供远程天线单元的最优选择原则，优化资源配置，提高网络数据传输效率。

在EH分布式基站系统中，定义远程天线单元i的发送功率为p_i，p_i＝E_i+D_i-C_i，0≤p_i≤p_i,max，p_i,max为远程天线单元i的功率限制，E_i是远程天线单元i的能量收集速率，D_i是能量共享池传输的能量到达远程天线单元i时的能量速率，0≤D_i≤D_i,max，D_i,max为能量共享池传输的能量到达远程天线单元i时的最大能量速率，C_i是远程天线单元i处传输给能量共享池的能量速率，N为远程天线单元数量。定义基带处理单元的发送功率为p_b，p_b＝E_b+D_b-C_b，0≤p_b≤p_b,max，p_b,max为基带处理单元的功率限制，E_b是基带处理单元的能量收集速率，D_b是能量共享池传输的能量到达基带处理单元时的能量速率，0≤D_b≤D_b,max，D_b,max为能量共享池传输的能量到达基带处理单元时的最大能量速率，C_b是基带处理单元处传输给能量共享池的能量速率。定义Q为能量共享池的能量状态，0≤Q≤Q_max；η_B为基带处理单元与能量共享池之间的能量传输效率，η_i为远程天线单元i与能量共享池之间的能量传输效率，G_s为智能电网传输的能量到达能量共享池时的能量速率,G_s≥0，F_s为能量共享池处传输给智能电网的能量速率,F_s≥0。定义Q′为一体化能量装置的能量状态，将N个远程天线单元组合成个各包含L个远程天线单元的组合Ω_q，L≥1。在F_s-G_s≤Q′≤Q_max+F_s-G_s、0≤p_i≤p_i,max、0≤D_i≤D_i,max、C_i≥0、||w_i||²＝1、0≤p_b≤p_b,max、0≤D_b≤D_b,max、C_b≥0的约束条件下，对于每一个组合Ω_q，其对应的波束成形列向量、基带处理单元的功率以及组合Ω_q中远程天线单元的功率分别通过求解以下优化问题获得：然后利用获得的组合Ω_q对应的波束成形列向量和组合Ω_q中远程天线单元的功率分配，分别计算各组合Ω_q对应的值，选取最大值对应的组合Ω_q中的远程天线单元为所选的远程天线单元。其中：g_i为M×1维信道向量，表示对g_i进行共轭转置运算；w_i为远程天线单元i的波束成形列向量，长度为M且||w_i||²＝1。