[发明专利]基于平均场无人机辅助多频段密集网络能效降解方法

权利要求书

1.一种基于平均场无人机辅助多频段密集网络能效降解方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：根据密集部署的基站种类I、基站数量B和用户数量M，建立多频段密集网络的能量消耗模型；

步骤1.1：设B个基站共享带宽ω，用集合V表示多频段密集网络中的所有基站，定义k＝{1,2,...k,...,I}为V中第k种类型基站的集合；

其中，为V_k中第i个基站，i＝{1,2,...i,...,n^k}，n^k是第k种类型基站个数，因此有B＝n¹+n²+...+n^k+...+n^I；

步骤1.2：由于有I种基站类型，因此V＝V₁∪...V_k∪...∪V_I；

步骤1.3：设B个基站为M个用户提供服务，且用户集可表示为U，U＝U₁∪...U_k∪...∪U_I；

其中，U_k是被第k种基站集V_k服务的用户集，且而是被基站服务的用户集，且

步骤2：构造各个基站的状态空间、动作集和能量效率效益函数，并得到各个基站原始的最大化能效的效益函数表示；

步骤2.1：用户和基站之间的信道增益定义为其中τ代表时隙；

步骤2.2：基站在时刻τ的状态与其他基站独立，只与其自身目前的可用能量与相应信道增益有关，定义是基站在时刻τ的可用能量；

步骤2.3：基站在时刻τ的状态定义为相应的状态空间为其中，是为简化问题而定义的的简便形式，

步骤2.4：在τ时刻的动作向量表示为用来决定发射功率的决策；其中，是本地基站的功率控制向量，是其他干扰基站的功率；

步骤2.5：基站在τ的状态的可用动作集可以表示为：

步骤2.6：基站在时刻τ的能量效率效益函数可以表示为：

其中，为用户在τ时刻接收到来自基站信号瞬时速率，代表能量效率，w₀是基站的固定电路功率损耗；

步骤2.7：总目标为决定每个基站的最优控制策略，从而最大化能量效率函数同时保证用户的服务质量，将基站的最大化能效的效益函数的问题表示为：

其中，动作向量的限定时间平均期望表示为

步骤3：能量效率问题的混合平均场均衡转化；

如果步骤2中的原始的最大化能效的效益函数的问题满足下面两个条件，则其收敛于一个MF模型，

1)i类型中的每个基站只知道其自己的状态；

2)i类型中的每个基站都执行下面的相同的动作：

并且，

其中，为一般基站连续状态，为基站在τ的状态，w⁽ⁱ⁾为每个基站执行的相同的功率控制向量，为除基站以外其他基站的发射功率，这样可以将原始优化问题转化为平均场形式；

步骤4：能效问题的混合平均场降解；

在这个平均场模型里，能量效率最大化和状态衍化可以重新改写为：

其中，W(τ)为决策发射功率的动作向量，为一般连续状态的衍化，对于任何τ∈[T,T']，S_z＝diag(0,ζ1)是一个对角矩阵，表示一个独立维纳过程；那么，当：

其中，为的密度，为的平均能量效率；

控制向量则能达到MF均衡，于是公式中给出的MF均衡解就是原始问题的解，从而实现了原始问题的降解。

2.根据权利要求1所述的基于平均场无人机辅助多频段密集网络能效降解方法，其特征在于，所述基站种类I中包括无人机基站、宏基站、UAV基站和陆基微基站。

3.根据权利要求2所述的基于平均场无人机辅助多频段密集网络能效降解方法，其特征在于，所述无人机基站、宏基站、UAV基站和陆基微基站均设计成微波-毫米波多频段的双模基站。