一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114189877A(43)申请公布日2022.03.15(21)申请号202111481528.1(22)申请日2021.12.06(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人王晓飞林晟谭靖超王梓蔚杨雅君(74)专利代理机构济南光启专利代理事务所(普通合伙)37292代理人张瑜(51)Int.Cl.H04W16/22(2009.01)H04W52/02(2009.01)G06N3/04(2006.01)G06N3/08(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图8页(54)发明名称一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法(57)摘要本发明公开了一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，包括：构建包括用户、5G基站和5G控制中心的蜂窝通信系统；建立用户分配模型和基站状态选择模型；初始化参数；统计所有用户的基本信息，以时间片长度最小化为一级目标求解用户分配模型的最优解得到用户分配策略，根据用户分配策略与用户数据连接；每个5G基站统计需要传输的数据总量，以能耗服务权衡值最小化为二级目标利用深度强化学习算法求解基站状态选择模型的最优解得到基站状态策略；每个5G基站根据基站状态策略对各自的状态进行切换，更新用户分配模型和基站状态选择模型的网络参数。本发明可在保障用户服务的前提下节省更多能源消耗，实现基站能源消耗优化问题的双重优化。CN114189877ACN114189877A权利要求书1/3页1.一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，构建包括用户、5G基站和5G控制中心的蜂窝通信系统；S2，利用神经网络分别建立用户分配模型和基站状态选择模型；S3，设置时间片总数T，初始化用户分配模型的网络参数、基站状态选择模型的网络参数、时间片长度τ以及初始时间片t＝0；S4，执行t＝t+1，统计所有用户的基本信息，以时间片长度最小化为一级目标函数求解用户分配模型的最优解得到用户分配策略Au，5G基站根据用户分配策略Au与用户进行数据连接；S5，所有数据连接建立后，每个5G基站根据所连接的5G用户数量统计需要传输的数据总量，以能耗服务权衡值最小化为二级目标函数利用深度强化学习算法求解基站状态选择模型的最优解得到基站状态策略As；S6，每个5G基站根据基站状态策略As对各自的状态进行切换，根据奖励函数计算用户分配模型和基站状态选择模型的奖励，并对用户分配模型和基站状态选择模型的网络参数进行更新，判断t＜T，如果是返回步骤S3，否则结束。2.根据权利要求1所述的面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：S4.1，所有用户确定各自的基本信息，并将基本信息发送到5G控制中心；S4.2，5G控制中心对接收到的所有用户的基本信息进行统计得到用户状态空间Su；S4.3，将用户状态空间Su输入用户分配模型，以时间片长度最小化为一级目标函数利用深度强化学习算法对用户分配模型求解得到用户分配策略Au，将用户分配策略Au传输到每个5G基站；S4.4，每个5G基站根据用户分配策略Au与指定的用户建立数据连接。3.根据权利要求2所述的面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，其特征在于，所述用户状态空间Su的表达式为：式中，st表示第t个时间片时的总用户数，和表示用户nj当前所在位置的二维坐标值，表示用户nj需要传输的数据量，N表示用户的集合，T′表示时间片数的集合，且T′＝{1，2，…，T}；所述用户分配策略Au的表达式为：式中，表示用户nj的用户分配策略，numc表示每个用户可以选择的最大基站数，M′表示5G基站的集合。4.根据权利要求2所述的面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，其特征在于，所述一级目标函数的表达式为：式中，τ表示时间片长度，θa表示一级目标函数；所述时间片长度τ的计算公式为：2CN114189877A权利要求书2/3页式中，表示5G基站mi上所有用户下载完成的下载时间，Mt表示最大时间片长度。5.根据权利要求4所述的面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，其特征在于，所述5G基站mi上所有用户下载完成的下载时间的计算公式为：式中，表示5G基站mi到5G用户nj的传输时间，N′表示用户的集合，；所述5G基站mi到5G用户nj的传输时间的计算公式为：式中，表示5G用户nj从5G基站mi下载数据的峰值速率，表示用户需要传输的数据量。6.根据权利要求5所述的面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，其特征在于，所述5G用户nj从5G基站mi下载数据的峰值速率的计算公式为：式中，ω表示带宽，α表示用于数据传输的带宽的分数，表示5G用户nj从5G基站mi下载数据时的信干噪比。7.根据权利要求