[发明专利]一种无线通信网络功率分配方法

说明书

本发明提供一种无线通信网络功率分配方法，能够最大化无线通信网络系统的能量效率。所述方法包括：根据基站与用户之间的信道增益，以最大化系统总的能量效率为目标，建立能量效率优化模型；根据基站与用户之间的信道增益，利用匹配理论进行信道分配，得到初始信道分配列表；根据初始信道分配列表，计算平均发射功率下用户的传输速率，按照传输速率的大小对信道再分配，得到目标信道分配列表；根据得到的目标信道分配结果，通过凸函数差分规划得到系统能量效率取最大值时的基站到用户的最优传输功率。本发明涉及无线通信领域。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别是指一种无线通信网络功率分配方法。

背景技术

第一代移动通信(1G)在1980年出现，之后大约每隔10年，无线通信技术就会从设备本身和移动载体两个方面进行改进。2008年发布了第四代移动通信(4G)。其数据通信传输速率可达每秒百兆以上，从而可以更好提供给用户来浏览网页、游戏服务、HD移动电视、视频会议这些高数据速率需求的功能。但是，随着智能终端的普及应用以及新业务的推广，相应的无线传输速率也呈指数增长。思科在2017年3月发布的白皮书中指出，在过去的一年时间里，全球总共消耗的数据流量达到86.4艾字节，大约是过去五年的18倍，值得注意的是4G占了其中的69％。仅2016年一年时间全球的移动设备增加了4.29亿，使得全球的通信设备总量达到80亿，智能手机在该年的增长率达到38％，到2021年底，这一数字将达到116亿，相当于人均1.5部手机。虽然智能手机仅占总设备数量的45％，但却占据了81％的移动流量。海量的智能设备造成了移动通信数据的爆炸式增长，该公司预测2016年到2022年，用户对数据流量的需求将会增加到588字节之多，而相对应的复合增长率增加到47％。因此，很多国家都投入大量的人力和物力用于新一代无线通信技术研究。

通信设备的能源消耗也是会致使气候产生异常。在《GeSI SMARTer 2020:TheRole of ICT in Driving a Sustainable Futter》中预计2002年到2020年，通信产业产生的二氧化碳比重增加到4％，达到14.3亿吨。在全球信息通信产业能耗中，无线通信设备的能量消耗比例增长较快，在2002年，全世界由通信设备而产生的二氧化碳排放量仅仅为0.64亿吨，相对应的增长率为12％，然而随着科技日趋发展导致智能终端设备的大众化，到2020年这一数字将翻倍。无线通信能源消耗主要包括基站和其他网络设备的能源消耗，分别占了57％和28％。一些耗电量高而性能差的通信设备不仅会增加运营费用而且对环境也造成了很大的危害。所以，为了降低运行成本，减少二氧化碳的排放，实现可持续发展，就必须降低设备的能耗，实现绿色通信。绿色通信主要是通过应用智能温控、高效功放等无线通信理论来实现。为了推动绿色通信技术的发展，国际上专门成立了一些组织，共同致力于绿色通信理论的研究。因此，未来的移动通信设备需要以更低的耗电量来维持或高于当前通信设备的性能，以此实现绿色通信。现有技术中，还没有有效的方法能够使无线通信网络系统的能量效率最大化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种无线通信网络功率分配方法，能够最大化无线通信网络系统的能量效率。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种无线通信网络功率分配方法，包括：

根据基站与用户之间的信道增益，以最大化系统总的能量效率为目标，建立能量效率优化模型；

根据基站与用户之间的信道增益，利用匹配理论进行信道分配，得到初始信道分配列表；

根据初始信道分配列表，计算平均发射功率下用户的传输速率，按照传输速率的大小对信道再分配，得到目标信道分配列表；

根据得到的目标信道分配结果，通过凸函数差分规划得到系统能量效率取最大值时的基站到用户的最优传输功率。

进一步地，所述根据基站与用户之间的信道增益，以最大化系统总的能量效率为目标，建立能量效率优化模型包括：