CN107105456B - 电力无线专网的去程带宽的分配方法及装置 - Google Patents

电力无线专网的去程带宽的分配方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力无线专网去程带宽的分配方法及分配装置。该分配方法包括步骤：根据电力无线专网的网络架构，获得向用户传输数据的每个射频单元获得的增益的函数表达式；根据增益的函数表达式，获得向用户传输数据的所有射频单元获得的总增益的函数表达式；在向用户传输数据的所有射频单元占用的总去程带宽不超过去程带宽限制的条件下，根据总增益的函数表达式，计算总增益的最优解及向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽；给向所述用户传输数据的每个所述射频单元分配所占用的去程带宽。该分配装置包括：第一获取模块、第二获取模块、求解模块及分配模块。上述分配方法和装置，提升了TD‑LTE电力无线专网的吞吐量。

Description

电力无线专网的去程带宽的分配方法及装置
技术领域
本发明涉及电网通信技术领域，特别涉及一种电力无线专网的去程带宽分配方法及装置。
背景技术
现有的智能电网中的TD-LTE电力无线网络通常为集中式的网络架构，即智能电网采用集中式TD-LTE(Time Division Long Term Evolution)电力无线专网进行网络通信。集中式TD-LTE电力无线专网的***包括基带处理池(BBU)、射频端及用户(UE)，其中，射频端包括多个射频单元(RRH)。集中式TD-LTE电力无线专网的***中，多个RRH可以向UE协作传输数据，以提高集中式TD-LTE电力无线专网的吞吐量。
但是，在集中式TD-LTE电力无线专网中基带处理池BBU向射频单元RRH传输数据的速率固定的情况下，射频端的RRH能够向UE传输的数据受到限制，严重影响多个RRH协作传输数据的性能，导致集中式TD-LTE电力无线专网无法满足不断增长的通信业务需求。
发明内容
基于此，有必要针对上述集中式TD-LTE电力无线专网无法满足不断增长的通信业务需求的问题，提供一种电力无线专网的去程带宽的分配方法及装置。
一种电力无线专网的去程带宽的分配方法，用于在特定的去程带宽限制下，给射频单元向用户协作传输数据的多个链路同时分配去程带宽，所述分配方法包括步骤：
根据所述电力无线专网的网络架构，获得向所述用户传输数据的每个所述射频单元获得的增益的函数表达式；
根据所述增益的函数表达式，获得向所述用户传输数据的所有所述射频单元获得的总增益的函数表达式；
在向所述用户传输数据的所有所述射频单元占用的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，根据所述总增益的函数表达式，计算所述总增益的最优解及向所述用户传输数据的每个所述射频单元占用的去程带宽；
给向所述用户传输数据的每个所述射频单元分配所占用的去程带宽。
在其中一个实施例中，所述根据所述增益的函数表达式，获得向所述用户传输数据的所有所述射频单元获得的总增益的函数表达式的步骤包括：
将每个所述射频单元等效为若干个虚拟天线，其中，每个所述射频单元中的虚拟天线的数量与所述用户的数量相等，每个所述虚拟天线向相应的所述用户传输数据时需通过相应的所述链路，每个所述链路传输数据时获得特定的增益且占用特定的去程带宽；
根据每个所述链路传输数据时获得的增益、占用的去程带宽和所述射频单元的协作传输因子，获得所述总增益的函数表达式和所述总去程带宽的函数表达式。
在其中一个实施例中，所述根据每个所述链路传输数据时获得的增益、占用的去程带宽和所述射频单元的协作传输因子，获得所述总增益的函数表达式和所述总去程带宽的函数表达式的步骤之前包括：
定义所述射频单元的协作传输因子，所述协作传输因子用于识别所述射频单元是否参与向所述用户协作传输数据。
在其中一个实施例中，所述在向所述用户传输数据的所有所述射频单元占用的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，根据所述总增益的函数表达式，计算所述总增益的最优解及向所述用户传输数据的每个所述射频单元占用的去程带宽的步骤包括：
根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，在向所述用户传输数据的所有所述链路的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，选择向所述用户传输数据的所述链路，以获得所述总增益的最优解。
在其中一个实施例中，所述根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，在向所述用户传输数据的所有所述链路的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，选择向所述用户传输数据的所述链路，以获得所述总增益的最优解的步骤包括：
根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，对所述总增益和所述总去程带宽采用分治算法求所述总增益的最优解及所述链路的最优选择方案。
一种电力无线专网的去程带宽的分配装置，用于在特定的去程带宽限制下，给向用户协作传输数据的射频单元的多个链路同时分配去程带宽，所述分配装置包括：
第一获取模块，根据所述电力无线专网的网络架构，获得向所述用户传输数据的每个所述射频单元获得的增益的函数表达式；
第二获取模块，根据所述增益的函数表达式，获得向所述用户传输数据的所有所述射频单元获得的总增益的函数表达式；
求解模块，在向所述用户传输数据的所有所述射频单元占用的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，根据所述总增益的函数表达式，计算所述总增益的最优解及向所述用户传输数据的每个所述射频单元占用的去程带宽；
分配模块，用于给向所述用户传输数据的每个所述射频单元分配所占用的去程带宽。
在其中一个实施例中，所述第二获取模块还用于将每个所述射频单元等效为若干个虚拟天线，其中，每个所述射频单元中的虚拟天线的数量与所述用户的数量相等，每个所述虚拟天线向相应的所述用户传输数据时需通过相应的所述链路，每个所述链路传输数据时获得特定的增益且占用特定的去程带宽，所述第二获取模块根据每个所述链路传输数据时获得的增益、占用的去程带宽和所述射频单元的协作传输因子，获得所述总增益的函数表达式和所述总去程带宽的函数表达式。
在其中一个实施例中，所述分配装置还包括：
定义模块：用于定义所述射频单元的协作传输因子，所述协作传输因子用于识别所述射频单元是否参与向所述用户协作传输数据。
在其中一个实施例中，所述求解模块还用于根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，在向所述用户传输数据的所有所述链路的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，选择向所述用户传输数据的所述链路，以获得所述总增益的最优解。
在其中一个实施例中，所述求解模块还用于根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，对所述总增益和所述总去程带宽采用分治算法求所述总增益的最优解及所述链路的最优选择方案。
上述分配方法和分配装置，***通过电力无线专网的网络架构与所述射频单元的协作传输因子，获得向所述用户传输数据的每个所述射频单元获得的增益的函数表达式，再通过每个射频单元的增益的函数表达式，获得所有所述射频单元的总增益的函数表达式，从而***通过求解总增益的函数表达式，获得总增益的最优解，及总增益达到最优解时，向用户传输数据的每个所述射频单元占用的去程带宽。因此，上述分配方法优化了向用户传输数据的每个所述射频单元占用的去程带宽，即***采用上述分配方法在多个射频单元之间协调分配去程带宽，以使射频端带来的总增益最大，从而***得到上述去程带宽限制下各个射频单元占用去程带宽的最优分配方法，实现了高效的射频单元的协作传输，提升了TD-LTE电力无线专网的吞吐量。
附图说明
图1为应用一实施例中的电力无线专网的去程带宽的分配的方法的TD-LTE电力无线专网的结构示意图；
图2为第一实施例的电力无线专网的去程带宽的分配方法的流程示意图；
图3为第二实施例的电力无线专网的去程带宽的分配方法的流程示意图；
图4为图3所示实施例的将射频单元等效为虚拟天线的示意图；
图5为第三实施例的电力无线专网的去程带宽的分配方法的流程示意图；
图6为一实施例的电力无线专网的去程带宽的分配装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
一实施例中的电力无线专网的去程带宽的分配方法，可以应用于TD-LTE电力无线专网中。图1为应用上述电力无线专网的去程带宽的分配方法的的TD-LTE电力无线专网的结构示意图。智能电网包括***和TD-LTE电力无线专网。如图1所示，TD-LTE电力无线专网为集中式，其网络架构包括网关(Gateway)、基带处理池(BBU)、射频端(RRU)及K个用户(UE)。其中，射频端(RRU)包括N个射频单元(RRH)。基带处理池BBU向射频单元RRH传输数据的链路为去程链路。该TD-LTE电力无线专网具有预设的去程带宽限制F。射频单元通过无线的链路向用户传输数据。如图1所示，多个射频单元向用户协作传输数据，即对于任意一个用户k，有多个射频单元参与向该用户k传输数据，以提高该用户k接收信号的数据吞吐量。因此，对于用户k，其接收到的信号为
Figure BDA0001332203660000051
其中，hn,k为RRHn到用户k的信道向量，wn,k为RRHn到用户k的预编码向量，Sk为用户k的信号，满足|Sk|2＝1。Zk为高斯白噪声，记用户k的功率为σ2。
用户k接收的信号干扰噪声比(SINR)Γk为
Figure BDA0001332203660000052
令
Figure BDA0001332203660000053
则
由此，用户k收到的数据吞吐量为Blog2(1+Γk)，B为用户k接收数据的去程带宽。
将一实施例中的电力无线专网的去程带宽的分配方法应用于图1所示的TD-LTE电力无线专网中，以实现高效的射频单元的协作传输，提升TD-LTE电力无线专网的吞吐量。
图2为第一实施例的电力无线专网的去程带宽的分配方法的流程示意图。如图2所示，一种电力无线专网的去程带宽的分配方法，用于在特定的去程带宽限制F下，给向用户协作传输数据的射频单元的多个链路同时分配去程带宽，包括：
步骤S110，根据电力无线专网的网络架构，获得向用户传输数据的每个射频单元获得的增益的函数表达式。
具体地，TD-LTE电力无线专网的网络架构可以参见图1。在TD-LTE电力无线专网的中，当RRHn向用户k协作传输数据时，RRHn可以给用户k带来增益。
进一步地，RRHn参与用户k协作传输数据时占用的链路带来的增益用链路贡献度Cn,k表征。同时，RRHn参与用户k的协作传输数据时的链路需占用fn,k的去程带宽。将Cn,k直观地表示为用户k的SINR增益，则有
Figure BDA0001332203660000061
式(1-4)中，分子为RRHn为用户k所贡献的接收信号强度，分母为用户k所接收到的所有RRH的接收信号强度。
步骤S130，根据增益的函数表达式，获得向用户传输数据的所有射频单元获得的总增益的函数表达式。
具体地，***根据RRHn参与所有用户协作传输数据时的每个链路的链路贡献度Cn,k，获得RRHn对所有用户传输数据所产生的链路贡献度cn，即cn为RRHn参与用户协作传输数据时的所有链路的链路贡献度Cn,k之和，从而获得射频端向所有用户传输数据的所有带来的总增益的函数表达式为：
式(1-5)中xn的值为1时表示RRHn参与对用户传输数据，xn的值为0时表示RRHn不参与对用户传输数据。
步骤S150，在向用户传输数据的所有射频单元占用的总去程带宽不超过去程带宽限制F的条件下，根据总增益的函数表达式，计算总增益的最优解及向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽。
具体地，记fn为RRHn参与所有用户的协作传输数据时的RRHn所占用的去程带宽，则所有射频单元占用的总去程带宽不超过去程带宽限制F，即
Figure BDA0001332203660000071
结合式(1-6)和式(1-5)，求解总增益的最大值及总增益取得最大值时向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽。
进一步地，将式(1-6)和式(1-5)等效为背包问题，具体的等效为：将参与用户协作传输数据时的RRHn等效为向背包里装入的物品,fn为RRHn所占用的体积，cn为RRHn产生的价值。所以，背包问题为：在背包体积(去程带宽限制F)的限制下，尽可能多地装入物品(RRHn)，使得背包内所有物品(RRHn)的价值最大。借助于背包问题的求解算法求得总增益的最大值，及向用户传输数据的每个物品(RRHn)的体积(fn)的值。
步骤S170，给向用户传输数据的每个射频单元分配所占用的去程带宽。
具体地，在射频端向用户传输数据获得的总增益的最大值的情况下，同时获得了***向参与协作传输的射频单元RRHn分配的去程带宽的最优方案。因此，***按照去程带宽分配的最优方案为射频单元RRHn分配去程带宽。这样，使得TD-LTE电力无线专网的传输工作有序进行，进一步使得TD-LTE电力无线专网的***运行稳定。
上述分配方法，***通过电力无线专网的网络架构与射频单元的协作传输因子，获得向用户传输数据的每个射频单元获得的增益的函数表达式，再通过每个射频单元的增益的函数表达式，获得所有射频单元的总增益的函数表达式，从而***通过求解总增益的函数表达式，获得总增益的最优解，及总增益达到最优解时，向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽fn。因此，上述分配方法优化了向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽fn，即***采用上述分配方法在多个射频单元之间协调分配去程带宽，以使射频端带来的总增益最大，从而***得到上述去程带宽限制F下各个射频单元占用去程带宽fn的最优分配方法，实现了高效的射频单元的协作传输，提升了TD-LTE电力无线专网的吞吐量。
图3为第二实施例的电力无线专网的去程带宽的分配方法的流程示意图。如图3所示，根据增益的函数表达式，获得向用户传输数据的所有射频单元获得的总增益的函数表达式的步骤，即步骤S130包括：
步骤S131，将每个射频单元等效为若干个虚拟天线。
其中，每个射频单元中的虚拟天线的数量与用户的数量相等，每个虚拟天线向相应的用户传输数据时需通过相应的链路，每个链路传输数据时获得特定的增益且占用特定的去程带宽。进一步地，本实施例中预先定义射频单元的协作传输因子γn,k，协作传输因子γn,k用于识别射频单元是否参与向用户协作传输数据。
步骤S132，获得总增益的函数表达式和总去程带宽的函数表达式。即根据每个链路传输数据时获得的增益、占用的去程带宽和射频单元的协作传输因子，获得总增益的函数表达式和总去程带宽的函数表达式。
具体地，在图1所示的TD-LTE电力线专网的网络架构中，每个RRHn可同时向多个用户传输数据，在不同时刻，射频单元RRHn可能向不同的用户传输数据。在TD-LTE电力无线专网工作的某一时刻，RRHn的协作传输因子γn,k的取值决定RRHn是否向用户k协作传输数据，即RRHn可能参与向用户k协作传输数据，也可能不参与向用户k协作传输数据。具体地，***可以定义射频单元的协作传输因子γn,k，其取值为
因此，***通过协作传输因子γn,k的值就可以预先判定RRHn是否参与用户的协作传输数据，以确定是否向RRHn的去程链路分配去程带宽，提高效率。
射频单元RRHn所占用的去程带宽随着RRHn参与哪些用户的数据传输的不同而变化，因此，射频单元RRHn所占用的去程带宽并不固定，射频单元RRHn所带来的链路贡献度cn也不固定。进一步地，提出虚拟天线(virtual antenna,VA)的概念，即将每个射频单元RRHn等效为若干个虚拟天线，用以构建RRHn唯一的去程带宽fn及唯一链路贡献度cn。
图4为图3所示实施例的将射频单元等效为虚拟天线的示意图，如图4所示，对于每个RRHn，其可以与K个用户进行通信。因此可将每个RRHn虚拟为K个天线。以RRHn为例，其所虚拟的K个天线分别对应RRHn与用户1，用户2，……，直至用户K的通信。记RRHn的K个虚拟天线VA为An,1,…,An,K，则***内共有NK个虚拟天线VA，为A1,1,A1,2,…,A1,K,A2,1,A2,2,…,A2,K,An,1,An,2,…,AN,K。对于RRHn的第k个虚拟天线VA，其表征参量An,k意指RRHn与用户k的数据传输的链路，则对于An,k，其具有链路贡献度cn,k与去程带宽fn,k两个属性。cn,k表示RRHn到用户k的链路An,k传输数据时的链路贡献度，fn,k表示RRHn到用户k的链路An,k传输数据时所占用的去程带宽。
具体地，引入虚拟天线VA后，能够实现唯一且固定的cn,k与fn,k，根据每个链路An,k传输数据时获得的增益cn,k、占用的去程带宽fn,k和协作传输因子γn,k，获得总增益的函数表达式为：
Figure BDA0001332203660000091
总去程带宽的函数表达式为：
Figure BDA0001332203660000092
通过上述总增益及总去程带宽的函数表达式，我们将去程带宽的分配问题转变为相应的数学问题，这样便可以方便地求出结果。具体求解过程如下。
在向用户传输数据的所有射频单元占用的总去程带宽不超过去程带宽限制的条件下，根据总增益的函数表达式，计算总增益的最优解及向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽的步骤，即步骤S150包括：
步骤S151，根据总去程带宽的函数表达式和总增益的函数表达式，在向用户传输数据的所有链路的总去程带宽不超过去程带宽限制的条件下，选择向用户传输数据的链路，以获得总增益的最优解。
具体地，由上述式(1-7)和(1-8)，便可将上述去程带宽限制F的去程带宽分配问题构造为0-1背包问题。该0-1背包问题相应地函数表达式为：
Figure BDA0001332203660000101
通过优化该0-1背包问题，可以方便地求得去程带宽分配及总增益的最优解。
需要注意的是，背包优化问题属于典型的NP-hard问题。然而，对于上述的0-1背包问题，已有较为成熟的伪多项式算法进行求解。例如基于价值密度的贪婪算法能够实现一定时间与空间复杂度内的近似解。
进一步地，请参照图5，图5为第三实施例的电力无线专网的去程带宽的分配方法的流程示意图。如图4所示，根据总去程带宽的函数表达式和总增益的函数表达式，在向用户传输数据的所有链路的总去程带宽不超过去程带宽限制F的条件下，选择向用户传输数据的链路，以获得总增益的最优解的步骤，即步骤S151包括：
步骤S151A，根据总去程带宽的函数表达式和总增益的函数表达式，对总增益和总去程带宽采用分治算法求总增益的最优解及链路的最优选择方案。
具体地，对上述0-1背包问题，即式(1-9)，采用分治算法求解。
首先，构建用于求解0-1背包问题的动态规划递归方程。令m＝(n-1)K+k，可将0-1背包问题重新写为：
Figure BDA0001332203660000111
采用分治算法构建上式的子问题<i,j>，即子背包容量为j，可选物品为1,2,…,i时的0-1背包问题，其中,1≤i≤NK,0≤j≤F，NK为N与K的乘积，NK表示***内虚拟天线的总数。
Figure BDA0001332203660000112
令上式(1-11)的最优值为g(i,j)，即g(i,j)是背包容量为j，可选物品为1,2,…,i时0-1背包问题的最优值，则可建立g(i,j)的递归方程如下：
Figure BDA0001332203660000113
迭代初始条件为
Figure BDA0001332203660000114
进一步地，上述计算0-1背包问题的最优解的递归式的解法为动态规划方法。动态规划方法利用最优原则，保障了所有子背包问题最优的性质。同时，基于分治算法的思想降低本实施例中的0-1背包问题的空间复杂度，求解简便。即在求解时不再考虑<i,j>阶段的子问题，而是转向考虑<p,q,r>阶段的子问题。<p,q,r>表示选择范围从第p个物品到第q个物品、背包剩余容量为r的最优子问题,其中，1≤p≤q≤i,0≤r≤j。易见，原始子问题<p,r>是<1,q,r>阶段的子问题。
接下来引入分治策略进行求解。具体地，运用二分法进行求解：首先将物品划分为两个集合，为方便起见，假设物品个数NK是偶数，即NK＝2T。第一个物品集合包含从1到T的物品，第二个物品集合包含从T+1到2T的物品。相应地，背包也划分为两个子背包，容量分别为r，F-r，其中0≤r≤F，子背包r对应于第一物品集合，子背包F-r对应于第二物品集合。
第一物品集合的物品选择问题对应于子问题一<1,T,r>。第二物品集合的物品选择问题对应于子问题二<T+1,2T,F-r>。
对于子问题一和子问题二，分别利用递归方程g(i,j)求解.分别将子问题一和子问题二的参数带入递归方程g(i,j)，得到递归方程g(T,r)和g(2T,F-r),分别求解递归方程g(T,r)和g(2T,F-r)，对于子问题一得到最优值V1(r)，对于子问题二，得到最优值V2(F-r)。
定义总增益函数
V(r)＝V1(r)+V2(F-r),0＜r＜F (1-13)
V(r)表示当分配任意的参量r给前一半的物体，分配F-r的容量给后一半的物体时可以从原问题<1,NK,F>获得的最大值。由此，当V(r)取得最大值时，r即为子背包一的容量分配的最优解。此时，求得的r能够保证子背包一的问题的最优解(总增益的最大值)，但还未给出具体的物品(链路)选择信息。
类似地，对上述子问题一和子问题二分别继续利用相同的分治算法进行若干次分割，最终将本实施例中的0-1背包问题分割为仅剩一个物品(链路)的子0-1背包问题，从而可以得到实现子背包价值最大(本实施例中为子背包增益最大)的物品(虚拟天线)的选择方案，即明确了Am,k是否参与用户k的协作传输数据，相应地，Am,k的协作传输因子的取值如下：
Figure BDA0001332203660000121
根据实现子背包增益最大的虚拟天线选择方案，再次递归推导出0-1背包问题，即式(1-11)的总增益的最大值。
对于RRHn，其在最优物品分配方案下,向用户传输数据占用的去程带宽为：
Figure BDA0001332203660000131
式中，η为基带处理池的数据到RRHn传输数据的链路的去程带宽的匹配系数，Rk是RRHn向用户k传输数据时的吞吐量。
请参照图6，图6为本实施例的电力无线专网的去程带宽的分配装置的结构框图。如图6所示，一种电力无线专网的去程带宽的分配装置，用于在特定的去程带宽限制下，给向用户协作传输数据的射频单元的多个链路同时分配去程带宽，分配装置包括：
第一获取模块110，根据电力无线专网的网络架构与射频单元的协作传输因子，获得向用户传输数据的每个射频单元获得的增益的函数表达式。
第二获取模块130，根据增益的函数表达式，获得向用户传输数据的所有射频单元获得的总增益的函数表达式。
求解模块150，在向用户传输数据的所有射频单元占用的总去程带宽不超过去程带宽限制的条件下，根据总增益的函数表达式，计算总增益的最优解及向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽。
分配模块170，用于给向用户传输数据的每个射频单元分配所占用的去程带宽。
上述分配装置，第一获取模块110通过电力无线专网的网络架构与射频单元的协作传输因子，获得向用户传输数据的每个射频单元获得的增益的函数表达式，第二获取模块130再通过每个射频单元的增益的函数表达式，获得所有射频单元的总增益的函数表达式。从而求解模块150通过求解总增益的函数表达式，获得总增益的最优解，及总增益达到最优解时，向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽。分配模块170则在多个射频单元之间协调分配去程带宽，因此，上述分配装置优化了向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽，以使射频端带来的总增益最大。从而***得到上述去程带宽限制下各个射频单元占用去程带宽的最优分配方法，实现了高效的射频单元的协作传输，提升了TD-LTE电力无线专网的吞吐量。
在其中一个实施例中，第二获取模块130还用于将每个射频单元等效为若干个虚拟天线，其中，每个射频单元中的虚拟天线的数量与用户的数量相等，每个虚拟天线向相应的用户传输数据时需通过相应的链路，每个链路传输数据时获得特定的增益且占用特定的去程带宽，根据每个链路传输数据时获得的增益、占用的去程带宽和协作传输因子，获得总增益的函数表达式和总去程带宽的函数表达式。
在其中一个实施例中，分配装置还包括：
定义模块：用于定义射频单元的协作传输因子，协作传输因子用于识别射频单元是否参与向用户协作传输数据。
在其中一个实施例中，求解模块150还用于根据总去程带宽的函数表达式和总增益的函数表达式，在向用户传输数据的所有链路的总去程带宽不超过去程带宽限制的条件下，选择向用户传输数据的链路，以获得总增益的最优解。
在其中一个实施例中，求解模块150还用于根据总去程带宽的函数表达式和总增益的函数表达式，对总增益和总去程带宽采用分治算法求总增益的最优解及链路的最优选择方案。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电力无线专网的去程带宽的分配方法，用于在特定的去程带宽限制下，给向用户协作传输数据的射频单元的多个链路同时分配去程带宽，所述分配方法包括步骤：
根据所述电力无线专网的网络架构，获得向所述用户传输数据的每个所述射频单元获得的增益的函数表达式；
根据所述增益的函数表达式，获得向所述用户传输数据的所有所述射频单元获得的总增益的函数表达式；
在向所述用户传输数据的所有所述射频单元占用的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，根据所述总增益的函数表达式，计算所述总增益的最优解及向所述用户传输数据的每个所述射频单元占用的去程带宽；
给向所述用户传输数据的每个所述射频单元分配所占用的去程带宽；
向用户k传输数据的第n个所述射频单元获得的增益的函数表达式为Cn,k，第n个所述射频单元到用户k的信道向量为hn,k，第n个所述射频单元到用户k的预编码向量为ωn,k，所述射频单元的总数为N，所述增益的函数表达式Cn,k为：
Figure FDA0002286965110000011
所述增益的函数表达式中，分子为第n个所述射频单元为用户k所贡献的接收信号强度，分母为用户k所接收到的所有所述射频单元的接收信号强度，hk为第n个所述射频单元到用户k的信道向量形成的矩阵，ωk为第n个所述射频单元到用户k的预编码向量形成的矩阵，
第n个所述射频单元参与用户协作传输数据时的所有链路贡献度Cn,k之和为cn，xn的值为1时表示第n个所述射频单元参与对用户传输数据，xn的值为0时表示第n个所述射频单元不参与对用户传输数据，所述总增益的函数表达式M为：
Figure FDA0002286965110000012
第n个所述射频单元参与所述用户协作传输数据时所占用的去程带宽为fn，所述射频单元占用的总去程带宽不超过去程宽带限制F的函数表达式N为：
Figure FDA0002286965110000013
根据所述函数表达式M和所述函数表达式N求解总增益的最大值及总增益取得最大值时向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽。
2.根据权利要求1所述的分配方法，其特征在于，所述根据所述增益的函数表达式，获得向所述用户传输数据的所有所述射频单元获得的总增益的函数表达式的步骤包括：
将每个所述射频单元等效为若干个虚拟天线；其中，每个所述射频单元中的虚拟天线的数量与所述用户的数量相等，每个所述虚拟天线向相应的所述用户传输数据时需通过相应的所述链路，每个所述链路传输数据时获得特定的增益且占用特定的去程带宽；
根据每个所述链路传输数据时获得的增益、占用的去程带宽和所述射频单元的协作传输因子，获得所述总增益的函数表达式和所述总去程带宽的函数表达式；
所述协作传输因子用于识别所述射频单元是否参与向用户协作传输数据，对于每个射频单元可以与k个用户进行通信，第n个所述射频单元到用户k的协作传输因子为γn,k，第n个所述射频单元到用户k的数据传输链路传输数据时的链路贡献度和所占用的去程带宽分别为cn,k和fn,k，所述用户的总数为K，所述总增益的函数表达式A和所述总去程带宽的函数表达式B分别为：
Figure FDA0002286965110000021
Figure FDA0002286965110000022
3.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，所述根据每个所述链路传输数据时获得的增益、占用的去程带宽和所述射频单元的协作传输因子，获得所述总增益的函数表达式和所述总去程带宽的函数表达式的步骤之前包括：
定义所述射频单元的协作传输因子，所述协作传输因子用于识别所述射频单元是否参与向所述用户协作传输数据。
4.根据权利要求2所述的分配方法，其特征在于，所述在向所述用户传输数据的所有所述射频单元占用的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，根据所述总增益的函数表达式，计算所述总增益的最优解及向所述用户传输数据的每个所述射频单元占用的去程带宽的步骤包括：
根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，在向所述用户传输数据的所有所述链路的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，选择向所述用户传输数据的所述链路，以获得所述总增益的最优解。
5.根据权利要求4所述的分配方法，其特征在于，所述根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，在向所述用户传输数据的所有所述链路的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，选择向所述用户传输数据的所述链路，以获得所述总增益的最优解的步骤包括：
根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，对所述总增益和所述总去程带宽采用分治算法求所述总增益的最优解及所述链路的最优选择方案。
6.一种电力无线专网的去程带宽的分配装置，用于在特定的去程带宽限制下，给向用户协作传输数据的射频单元的多个链路同时分配去程带宽，其特征在于，所述分配装置包括：
第一获取模块，根据所述电力无线专网的网络架构，获得向所述用户传输数据的每个所述射频单元获得的增益的函数表达式；
第二获取模块，根据所述增益的函数表达式，获得向所述用户传输数据的所有所述射频单元获得的总增益的函数表达式；
求解模块，在向所述用户传输数据的所有所述射频单元占用的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，根据所述总增益的函数表达式，计算所述总增益的最优解及向所述用户传输数据的每个所述射频单元占用的去程带宽；
分配模块，用于给向所述用户传输数据的每个所述射频单元分配所占用的去程带宽；
向用户k传输数据的第n个所述射频单元获得的增益的函数表达式为Cn,k，第n个所述射频单元到用户k的信道向量为hn,k，第n个所述射频单元到用户k的预编码向量为ωn,k，所述射频单元的总数为N，所述增益的函数表达式Cn,k为：
Figure FDA0002286965110000031
所述增益的函数表达式中，分子为第n个所述射频单元为用户k所贡献的接收信号强度，分母为用户k所接收到的所有所述射频单元的接收信号强度，hk为第n个所述射频单元到用户k的信道向量形成的矩阵，ωk为第n个所述射频单元到用户k的预编码向量形成的矩阵，
第n个所述射频单元参与用户协作传输数据时的所有链路贡献度Cn,k之和为cn，xn的值为1时表示第n个所述射频单元参与对用户传输数据，xn的值为0时表示第n个所述射频单元不参与对用户传输数据，所述总增益的函数表达式M为：
Figure FDA0002286965110000041
第n个所述射频单元参与所述用户协作传输数据时所占用的去程带宽为fn，所述射频单元占用的总去程带宽不超过去程宽带限制F的函数表达式N为：
根据所述函数表达式M和所述函数表达式N求解总增益的最大值及总增益取得最大值时向用户传输数据的每个射频单元占用的去程带宽。
7.根据权利要求6所述的分配装置，其特征在于，所述第二获取模块还用于将每个所述射频单元等效为若干个虚拟天线，其中，每个所述射频单元中的虚拟天线的数量与所述用户的数量相等，每个所述虚拟天线向相应的所述用户传输数据时需通过相应的所述链路，每个所述链路传输数据时获得特定的增益且占用特定的去程带宽，所述第二获取模块根据每个所述链路传输数据时获得的增益、占用的去程带宽和所述射频单元的协作传输因子，获得所述总增益的函数表达式和所述总去程带宽的函数表达式；
所述协作传输因子用于识别所述射频单元是否参与向用户协作传输数据，对于每个射频单元可以与k个用户进行通信，第n个所述射频单元到用户k的协作传输因子为γn,k，第n个所述射频单元到用户k的数据传输链路传输数据时的链路贡献度和所占用的去程带宽分别为cn,k和fn,k，所述用户的总数为K，所述总增益的函数表达式A和所述总去程带宽的函数表达式B分别为：
Figure FDA0002286965110000043
Figure FDA0002286965110000051
8.根据权利要求7所述的分配装置，其特征在于，还包括：
定义模块：用于定义所述射频单元的协作传输因子，所述协作传输因子用于识别所述射频单元是否参与向所述用户协作传输数据。
9.根据权利要求7所述的分配装置，其特征在于，所述求解模块还用于根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，在向所述用户传输数据的所有所述链路的总去程带宽不超过所述去程带宽限制的条件下，选择向所述用户传输数据的所述链路，以获得所述总增益的最优解。
10.根据权利要求9所述的分配装置，其特征在于，所述求解模块还用于根据所述总去程带宽的函数表达式和所述总增益的函数表达式，对所述总增益和所述总去程带宽采用分治算法求所述总增益的最优解及所述链路的最优选择方案。
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