[发明专利]一种共享可再生能源和数据的无线通信系统及其资源分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线通信系统供电的资源分配方法，特别是涉及一种采用多个可再生能源联合供电和发射端数据共享的多用户无线通信系统及其资源分配方法。

背景技术

随着各类可再生能源收集技术和可充电电池技术的发展，可再生能源的收集和存储效率都大大提高，使得利用可再生能源直接为无线通信系统供给电能成为可能。通常，可再生能源可以来源于太阳能、风能、温度差、物理震动等物理形式；通过匹配的能量转换器件，这些能源首先被转化为电能，暂时存储在可充电的电池中，然后通过可充电电池放电，从而供应给无线通信系统的发射端进行数据传输。

相对于现代电力系统中大规模的利用风能、太阳能为电力网络供电，由于部分无线通信系统的供电系统能量转换器件数量较少、能源供给种类差别大，其收集的能量在时间和空间维度的变化都很大。一般而言，利用可再生能源供电的电池提供的电能是随时间而剧烈变化的，并且这种变化通常不可预知。那么，如何设计一种高效、通用的资源分配算法是该系统设计所面临的核心问题。

另一方面，在传统的多用户无线通信系统中，多个发射端是独立的，多个发射端之间并没有发射能量和数据的交换。当考虑发射端通过回程通路(Backhaul，即容量受限的有线数据通路)进行数据共享，多个发射端之间可以协调传输数据的发射速率和发射方法，可以利用多个发射端的发射分集来提高传输速率、传输的稳定性、以及降低发射功率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种共享可再生能源和数据的无线通信系统及其资源分配方法，两个发射端通过数据通路共享发射信息后，储能控制模块在可再生能源供电的限制下最大化两个发射端的传输速率的线性加权值，并对两个发射端进行合理地资源分配，提高发射端的数据传输效率，降低发射端的发射功率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种共享可再生能源和数据的无线通信系统，它包括发射端A、发射端B、储能控制单元和多个可再生能源，储能控制单元通过电力线分别与多个可再生能源连接，储能控制单元存储多个可再生能源提供的电能并控制电能输出，储能控制单元的电能输出通过电力线与发射端A和发射端B连接，发射端A与发射端B通过数据通路连接并交换共享数据信息，以便提高数据的传输效率，降低发射功率。

所述的储能控制单元包括可充电电池、充电电路、放电电路和控制模块，充电电路把可再生能源输出的电能向可充电电池充电，可充电电池通过放电电路向发射端A和发射端B供电，控制模块对充电电路和放电电路进行监控，监视可充电电池的状态，调整向发射端A与发射端B功率输出。

所述的数据通路为通信线缆或电力线缆。

所述的数据信息包括公共信息和私有信息，所述的公共信息为发射端A与发射端B所发射的信息中相同的部分，私有信息为发射端A与发射端B所发射的信息中不同的部分。

一种共享可再生能源和数据的无线通信系统的资源分配方法，它包括以下一个或多个步骤：

S1：初始化系统参数，包括：当前时刻所有可再生能源所提供的最大发射总功率P₀，最大化发射端A和发射端B发射速率的权值μ₁和μ₂，且μ₁≥0、μ₂≥0，发射端A向发射端B传输数据的信道容量C₁₂，发射端B向发射端A传输数据的信道容量C₂₁，发射端A向接收端传输数据的信道增益h₁，发射端B向接收端传输数据的信道增益h₂，且定义发射端A的信道增益h₁大于或等于发射端B的信道增益h₂，即h₁≥h₂；

S2：根据S1中定义的各个参数，计算发射端A的数据信息发射速率r₁和发射端B的数据信息发射速率r₂；

S3：发射端A和发射端B通过容量有限的有线数据通路进行数据信息共享，发射端A以速率min(r₁，C₁₂)传输信息给发射端B，发射端B以速率min(r₂，C₂₁)传输信息给发射端A，比较信息交换后的两个发射端的数据信息，得到两者的相同部分和不同部分，即两者的公共信息和私有信息；