基于折中能量獲取的5G通信小區(qū)選擇方法

施 明

（中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

能量獲取作為一種新興技術(shù)，允許基站從一些可再生能源中收集能量，具有降低能耗且有效減少碳排放量的優(yōu)點(diǎn)。在用戶規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，蜂窩移動(dòng)逐漸從單一架構(gòu)發(fā)展成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。將能量獲取應(yīng)用于5G通信小區(qū)選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)資源的有效分配，滿足用戶需求。

1 5G通信小區(qū)選擇方法

1.1 制定5G通信資源分配方案

制定5G通信資源分配方案，需要從通信小區(qū)的周邊環(huán)境中收集可用能源并且將能源轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電能。通信小區(qū)的蜂窩基站由多個(gè)蜂窩用戶組成，以多組微蜂窩網(wǎng)絡(luò)為出發(fā)點(diǎn)，蜂窩用戶和微蜂窩用戶都是以隨機(jī)的狀態(tài)分布在所屬基站周邊。5G通信的多輸入和單輸出問題通過分布式能量有效波束得到解決，以授權(quán)輔助接入的方式使用非授權(quán)頻譜，根據(jù)其對(duì)能量效率的影響降低能源消耗。避免通信小區(qū)之間出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)干擾的關(guān)鍵在于對(duì)空間和時(shí)間的資源利用，通過管理通信節(jié)點(diǎn)的底層節(jié)點(diǎn)和測(cè)量信息以及周邊通信節(jié)點(diǎn)的策略信息等，將現(xiàn)有的資源以通信小區(qū)蜂窩基站為中心進(jìn)行資源分配[1]。提取通信節(jié)點(diǎn)的資源管理和決策信息，確定各個(gè)基站的資源分配比例，根據(jù)反饋結(jié)果進(jìn)行資源的動(dòng)態(tài)調(diào)整和配置。對(duì)通信小區(qū)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)建立多維度干擾關(guān)系，在資源配置時(shí)避開互有干擾的節(jié)點(diǎn)，從而制定出5G通信資源分配的最佳方案。

1.2 提取折中能量獲取技術(shù)特征

使用折中能量獲取技術(shù)來獲取可再生能源，實(shí)現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的供電功能。在可再生能源中獲取折中能量，通過無線能量傳遞的方式延長(zhǎng)無線通信終端的使用時(shí)間。同時(shí)將多種能源進(jìn)行有效整合，以實(shí)現(xiàn)多種能源混合供電[2]。在異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行過程中，混合能源供電的蜂窩網(wǎng)絡(luò)與供電基站可能會(huì)出現(xiàn)能量供給不適配的現(xiàn)象。針對(duì)折中能量獲取技術(shù)的動(dòng)態(tài)變化特性，對(duì)可再生能源的分布特征進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

式中：Mj為能源調(diào)整參數(shù)，(n+1)為分布階段，F(xiàn)為折中能量獲取的動(dòng)態(tài)參數(shù)，n為可再生能源的動(dòng)態(tài)系數(shù)，K是通信節(jié)點(diǎn)的取值范圍。經(jīng)過多次迭代后，F(xiàn)=1，n>3，得出控制可再生能源的分布式特點(diǎn)，即Mj不能以分布階段改變的方式穩(wěn)定可再生能源的時(shí)域性。根據(jù)給定的初始值，最終通過重復(fù)計(jì)算的方式可以得出動(dòng)態(tài)特征信息。

1.3 搭建5G通信小區(qū)選擇平臺(tái)

5G通信小區(qū)選擇平臺(tái)的離不開折中能量獲取技術(shù)的應(yīng)用。在5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，將通信小區(qū)的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)控制引入業(yè)務(wù)傳輸功能[3]。針對(duì)通信小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)映射問題，根據(jù)蜂窩網(wǎng)絡(luò)基站的信號(hào)強(qiáng)度等信息改善無規(guī)則部署方式，避免信號(hào)干擾源復(fù)雜和電源負(fù)荷分布不均等現(xiàn)象，逐漸減少以通信小區(qū)信號(hào)強(qiáng)度作為主要依據(jù)的情況[4]。5G通信小區(qū)的平臺(tái)搭建，還需充分考慮無線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)質(zhì)量和節(jié)點(diǎn)性能等條件限制，根據(jù)小區(qū)用戶的歷史信息，結(jié)合集中式資源分配和分散式資源分配，充分發(fā)揮折中能量獲取技術(shù)的作用。此外，通信小區(qū)內(nèi)的通信業(yè)務(wù)還受給定功率的影響，對(duì)蜂窩基站已有的信號(hào)裝置進(jìn)行集成效果控制，促使通信節(jié)點(diǎn)之間的獨(dú)立運(yùn)行滿足5G通信的高效傳輸、信息擴(kuò)展以及靈活運(yùn)動(dòng)等要求，完成5G通信小區(qū)選擇平臺(tái)的搭建[5]。

2 實(shí)驗(yàn)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

選取兩種傳統(tǒng)通信小區(qū)選擇方法與本文選擇方法進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 通信小區(qū)選擇方法實(shí)驗(yàn)參數(shù)

根據(jù)上述參數(shù)準(zhǔn)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以得到5G通信小區(qū)選擇方法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文選擇方法比傳統(tǒng)選擇方法的資源分配率提高了3.4%～7.5%，證明該選擇方法更加有效。

3 結(jié) 論

本文通過具體可行的方法設(shè)計(jì)出新的基于折中能量獲取的5G通信小區(qū)選擇方法，擴(kuò)大了能量獲取技術(shù)的應(yīng)用范圍，提高了資源分配率，可以在一定程度上推動(dòng)5G通信領(lǐng)域的發(fā)展。