[发明专利]一种针对混合能量供电分布式天线系统能量有效的功率分配方法

说明书

本发明公开了一种针对混合能量供电分布式天线系统能量有效的功率分配方法，将电网供电与天线单元采集的能量相结合，以一种混合能量供电的方式为分布式天线系统服务，系统优先使用天线单元采集的能量，将电网能量作为储备能量。在优化问题建模中，以最大化系统能量效率作为目标，以每个用户的速率QoS(Quality of Service)需求和天线单元功率受限为约束条件。利用Dinkelbach方法将优化问题转化为分式规划问题，然后通过连续凸函数逼近，将分式规划转化为几何规划问题，最后通过迭代计算求得系统的最优能量效率时的功率分配。本发明考虑了用户之间的干扰因素，不仅适用于传统的分布式天线系统，同样适用于混合供电分布式天线系统，能够显著提高分布式天线系统的能量效率。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种针对混合能量供电分布式天线系统能量有效的功率分配方法。

背景技术

分布式天线系统(Distributed Antenna Systems,DAS)由于天线单元RAU(RemoteAccess Units,RAU)分散的布置在小区的不同位置，可以缩短天线到用户之间的距离，增加宏分集增益，有效的抗衰落、抗路径损耗。相比集中的MIMO技术，可以降低天线的发送功率。但随着RAU与发送天线数目的增加，巨大的能量消耗与有限的电力供应是亟需解决的问题之一，因此研究分布式天线系统能量有效的功率分配方法很有意义。

能量采集(Energy-Harvesting,EH)是一门新兴的热门技术，如果将其应用到DAS中，则可以充分地利用可再生能源，RAU可以自主地采集能量，保证基本的数据业务传输。但是由于能量采集的随机性和间歇性，当传输数据较大时，很难为系统提供持续稳定的服务。本发明研究了一种混合能量供应的分布式天线系统传输模型。RAU优先使用采集的能量，将电网供电作为一种储备的能量，即当系统采集的能量不能满足用户的需求时，使用电网能量供电。将采集的能量与电网能量想结合，以混合供电的方式保证DAS的稳定性并提供持续的QoS保障。

分布式天线系统中的功率分配问题已有广泛的研究，但在混合能量供应的分布式天线系统中，RAU如何更有效的利用采集的能量与电网能量研究比较少。而且，很多传统的能量效率研究考虑的是当系统用户正交接入时的功率分配问题。也有较多的研究是通过串行干扰消除技术来消除用户间的干扰，从而保证用户之间不受到干扰，但是在实际通信系统中，很难完全消除用户之间的干扰。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的针对混合能量供电分布式天线系统能量有效的功率分配方法。

技术方案：为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明所述的针对混合能量供电分布式天线系统能量有效的功率分配方法，包括以下步骤：

S1：获得系统用户反馈的信道状态信息以及天线单元采集的能量；

S2：建立混合能量供电分布式天线系统的功率消耗模型，并基于所述模型建立能量有效的功率分配优化问题；

S3：通过Dinkelbach方法将步骤S2建立的优化问题转化为等价的分式规划问题；

S4：利用连续凸函数逼近方法，将步骤S3得到的分式规划问题转化为对应的几何规划问题，并初始化系统发送功率与能量效率φ，设置功率分配方法的收敛精度ξ，设置初始迭代次数i＝0,j＝0；

S5：计算连续凸函数逼近因子以及转化为几何规划问题后的能效函数F_i(φ)；

S6：根据步骤S4得到的几何规划问题，通过迭代方法求解最优功率分配

S7：判断功率分配方法的收敛精度是否小于收敛门限：如果小于，则进行步骤S8；否则，则返回步骤S6；