面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法和装置与流程

1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法和装置。


背景技术：

2.随着智能电网规模的不断扩大和部署，海量电网终端设备所产生的数据呈指数级爆炸增长。数据量的爆炸式增长和数据结构类型的高度复杂化给传统的电力通信网络带来了巨大压力和挑战，特别在5g时代，电力网络应用和服务多元化使数据结构复杂化、吞吐量大、实时性要求更高，使得现有电力通信系统在承载大数据时面临业务适配灵活性差、网络资源紧张的挑战。
3.因此，如何进行电力通信系统的资源调度实现电力通信系统的最大化质量确定性速率，从而为电力数据的传输提供良好的网络质量，是本领域技术人员亟需关注的问题。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的问题，本发明实施例提供一种面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法和装置。
5.具体地，本发明实施例提供了以下技术方案：
6.第一方面，本发明实施例提供了一种面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法，包括：
7.构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统；
8.根据所述多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定所述多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式；所述多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型用于最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率；
9.基于所述调度方式，对所述多输入多输出电力通信系统中的资源进行调度。
10.进一步地，所述面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统，包括以下至少一项：
11.n个电力通信节点；所述n为正整数；各个所述电力通信节点包含m根天线；所述m为正整数；
12.k个单天线电力终端设备；所述k为正整数。
13.进一步地，基于如下至少一项确定多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型：
14.通信带宽、质量确定性信息传输时间、译码错误概率、电力终端设备的香农速率和电力终端设备的信噪比和电力通信节点的发射功率。
15.进一步地，基于如下公式确定多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件：
[0016][0017][0018]
所述表示面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型；所述g表示将电力终端划分为g个多播组；所述g表示第g个多播组；所述表示电力通信节点的发射功率的集合；所述r
m,g
表示在短码块传输机制中，电力无线业务质量确定性的多输入多输出通信系统的第g个多播组的确定性速率；所述表示电力通信节点的资源调度约束条件；所述k表示k个单天线电力终端设备；所述k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；所述表示所述多输入多输出电力通信系统中所有电力通信节点向第k个电力终端的发射功率；所述表示所述的共轭转置；所述en表示目标矩阵；所述目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；所述p
nmax
表示各个电力通信节点的最大发射功率；
[0019]
基于所述多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定所述多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式。
[0020]
进一步地，所述根据所述多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定所述多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式，包括：
[0021]
将所述多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型进行转换，得到转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型；所述转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件如下：
[0022][0023][0024][0025]
所述g表示将电力终端划分为g个多播组；所述g表示第g个多播组；所述表示辅助变量；所述k表示k个单天线电力终端设备；所述k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；所述表示所述多输入多输出电力通信系统中所有电力通信节点向第k个电力终端的发射功率；所述表示所述的共轭转置；所述en表示目标矩阵；所述目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；所述p
nmax
表示各个电力通信节点的最大发射功率；所述表示电力通信节点的发射功率的集合；所述表示rk的近似函数；所述rk表示在短码块传输机制中，第k个电力终端设备的确定性速率；
[0026]
根据所述转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源
调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统的资源调度方式。
[0027]
第二方面，本发明实施例还提供了一种资源调度装置，包括：
[0028]
构建模块，用于构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统；
[0029]
确定模块，用于根据所述多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定所述多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式；所述多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型用于最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率；
[0030]
调度模块，用于基于所述调度方式，对所述多输入多输出电力通信系统中的资源进行调度。
[0031]
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法。
[0032]
第四方面，本发明实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法。
[0033]
第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法。
[0034]
本发明实施例提供的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法和装置，通过构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统，进而基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，就可以在满足资源调度约束条件的情况下，确定多输入多输出通信系统提供最大化确定性速率所对应的资源调度方式；进一步根据确定出的资源调度方式进行电力通信系统的资源调度，就可以实现最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]
图1是本发明实施例提供的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法的流程示意图；
[0037]
图2是本发明实施例提供的多输入多输出电力通信系统的示意图；
[0038]
图3是本发明实施例提供的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法的收敛特性的示意图；
[0039]
图4是本发明实施例提供的电力通信节点的发射功率的示意图；
[0040]
图5是本发明实施例提供的资源调度装置的结构示意图；
[0041]
图6是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0042]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043]
本发明实施例的方法可以应用于电力通信场景中，实现电力通信系统的资源调度。
[0044]
相关技术中，随着智能电网规模的不断扩大和部署，海量电网终端设备所产生的数据呈指数级爆炸增长。数据量的爆炸式增长和数据结构类型的高度复杂化给传统的电力通信网络带来了巨大压力和挑战，特别在5g时代，电力网络应用和服务多元化使数据结构复杂化、吞吐量大、实时性要求更高，使得现有电力通信网络在承载大数据时面临业务适配灵活性差、网络资源紧张的挑战。因此，如何进行电力通信系统的资源调度实现电力通信系统的最大化质量确定性速率，从而为电力数据的传输提供良好的网络质量，是本领域技术人员亟需关注的问题。
[0045]
本发明实施例的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法，通过构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统，进而基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，就可以在满足资源调度约束条件的情况下，确定多输入多输出通信系统提供最大化确定性速率所对应的资源调度方式；进一步根据确定出的资源调度方式进行电力通信系统的资源调度，就可以实现最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0046]
下面结合图1-图6以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0047]
图1是本发明实施例提供的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法一实施例的流程示意图。如图1所示，本实施例提供的方法，包括：
[0048]
步骤101、构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统。
[0049]
具体地，随着智能电网规模的不断扩大和部署，电力系统各环节的设备数量快速增加，海量电网终端设备所产生的数据呈指数级爆炸增长。海量电网终端数据的高效、快速和安全处理给传统的电力通信网络带来极大挑战。数据量的爆炸式增长和数据结构类型的复杂化给传统的电力通信网络带来了巨大压力和挑战，特别在5g时代，电力网络应用和服务多元化使数据结构复杂化、吞吐量大、实时性要求更高，使得现有电力通信网络在承载大数据时面临业务适配灵活性差、网络资源紧张的挑战。
[0050]
为解决上述问题，本发明实施例通过构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统，进而通过对电力通信系统的资源进行合理调度就可以实现电力通信系统的最大化质量确定性速率，从而为电力数据的传输提供良好的网络质量，满足电网准时准确的确定性传输需求。
[0051]
本发明实施例构建的电力通信系统为面向电力无线业务质量的确定性网络，其中，确定性网络是提供确定性服务质量的网络技术，可实现智能电网、工业物联网和机器类通信等关键任务应用。另一方面，为了实现电网中的电力终端设备的大规模连接，本发明实施例构建的电力通信网络应用了多输入多输出传输技术，其中多输入输出技术通过多个天线为终端提供服务，对于分布式模式，所有天线都部署在不同的位置，使得终端和天线单元之间的距离更短，从而可以实现电网中的电力终端设备的大规模连接，提高网络收敛性能并减少路径损耗。也就是本发明通过构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统，就可以有效的实现电网中的电力终端设备的大规模连接和数据传输，满足电网场景下的大规模电力终端设备数据传输的需求，并为电力数据的传输提供良好的网络质量，有效地保障电力网络的数据传输质量，满足电网准时准确的确定性传输需求。
[0052]
步骤102、根据多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式；多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型用于最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率。
[0053]
具体地，为了有效地保障电网的数据传输质量，满足电网准时准确的确定性传输需求，需要最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，以满足电网场景下的大规模电力终端设备的数据传输需求。本发明实施例通过建立多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，即在满足资源调度约束条件的情况下，确定多输入多输出通信系统提供的最大化确定性速率所对应的资源调度方式；进一步根据确定出的资源调度方式进行电力通信系统的资源调度，就可以满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0054]
步骤103、基于调度方式，对多输入多输出电力通信系统中的资源进行调度。
[0055]
具体地，在基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出通信系统提供最大化确定性速率所对应的资源调度方式后，也就是得到实现最大化电力无线业务质量确定性速率的最优资源分配值，进一步基于确定出的调度方式进行电力通信系统的资源调度，就可以实现最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0056]
上述实施例的方法，通过构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统，进而基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，就可以在满足资源调度约束条件的情况下，确定多输入多输出通信系统提供最大化确定性速率所对应的资源调度方式；进一步根据确定出的资源调度方式进行电力通信系统的资源调度，就可以实现最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0057]
可选地，面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出通信系统，包括以下至少一项：
[0058]
n个电力通信节点；n为正整数；各个电力通信节点包含m根天线；m为正整数；
[0059]
k个单天线电力终端设备；k为正整数。
[0060]
具体地，本技术实施例中建立的面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出的电力通信系统中，包括n个电力通信节点，k个单天线电力终端设备，每个电力通信节点配备
m根天线。可选地，电力通信节点由智能电网或太阳能电池板/风力涡轮机供电。其中，n＝{1，...，n}和k＝{1，...，k}分别代表电力通信节点和电力终端设备的集合，将所有的电力终端划分为g个多播组，即k1,...kg。kg表示分配在第g组的所有电力终端设备集合，且每个电力终端设备仅属于一个多播组。通过回程链路网络，所有电力通信节点都连接到电力控制中心，电力控制中心负责处理所有的信息管理。
[0061]
示例性的，如图2所示的多输入多输出电力通信系统，包括智能电表(电力终端设备)和接入点(电力通信节点)，电力通信节点和电力终端设备分布在300
×
300平米的覆盖区域内。如表1所示，多输入多输出电力通信系统如下：
[0062]
表1
[0063][0064]
上述实施例的方法，通过构建出满足电网场景的多输入多输出通信系统，就可以基于多输入多输出通信系统实现电网中大规模的电力终端设备的连接和数据传输，满足电网场景下的大规模电力终端设备的数据传输需求，实现智能电网的应用。
[0065]
可选地，基于如下至少一项确定多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型：
[0066]
通信带宽、质量确定性信息传输时间、译码错误概率、电力终端设备的香农速率和电力终端设备的信噪比和电力通信节点的发射功率。
[0067]
具体地，为了有效地保障电力网络的数据传输质量，满足电网准时准确的确定性传输需求，需要进行电力通信系统资源的合理调度以最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，以满足电网场景下的大规模电力终端设备的数据传输需求。
[0068]
可选地，面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出通信系统采用时分复用工作模式，相干间隔τc包括两个阶段，即上行链路信道估计阶段和下行链路数据传输阶段。
[0069]
在上行信道估计阶段，第k个电力终端设备与第n个电力通信节点之间的信道向量可表示为：
[0070][0071]
其中，表示大尺度衰落系数，h
n,k
表示小尺度衰落。
[0072]
同一多播组的所有电力终端设备共享一个导频，不同多播组的用户则发射相互正交导频，根据最小均方误差准则对多播等效信道进行估计，得到其估计信道为
[0073][0074]
其中，p
p
和τ
p
分别代表导频的发射功率和长度，β
n,k
表示噪声。
[0075]
在下行链路中，sg表示第g个多播组中所有电力终端设备所请求的信号，则第n个电力通信节点的发射信号可表示为
[0076][0077]
其中，表示第n个电力通信节点针对发送信号的预编码，p
ng
为发射功率。
[0078]
每个电力终端设备仅拥有统计信息，而不掌握其瞬时信息，则第k个电力终端设备的接收信号为
[0079][0080]
可选地，第k个电力终端设备的香农速率可表示为
[0081][0082]
其中，γk为第k个电力终端设备的信干噪比，可表示为：
[0083][0084]
具体地，根据(3)和(4)，在短码块传输机制中，多输入多输出电力通信系统的确定性可达速率可表示为
[0085][0086]
其中，b表示通信带宽，l
t
表示质量确定性信息传输时间，εc表示可接受的译码错误概率。
[0087]
此外，sg的多播信息的可达速率是由所有rk,k∈kg的最小值决定，因此，也定义
[0088]
可选地，基于如下公式确定多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件：
[0089][0090][0091]
其中，表示面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型；g表示将电力终端划分为g个多播组；g表示第g个多播组；表示电力通信节点的发射功率的集合；r
m,g
表示在短码块传输机制中，电力无线业务质量确定性的多输入多输出通信系统的第g个多播组的确定性速率；表示电力通信节点的资源调度约束条件；k表示k个单天线电力终端设备；k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；表示多输入多输出电力通信系统中所有电力通信节点向第k个电力终端的发射功率；表示的共轭转置；en表示目标矩阵；目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；p
nmax
表示各个电力通信节点的最大发射功率；
[0092]
基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式。
[0093]
具体地，在建立面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出通信系统后，为了有效地保障电力网络的数据传输质量，满足电网准时准确的确定性传输需求，需要通过合理调度电力通信系统的资源以最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，满足电网场景下的大规模电力终端设备数据传输的需求。
[0094]
可选地，运用共轭波束赋形，第k个电力终端设备的信干噪比可表达为
[0095][0096]
其中，
[0097]
可选地，电力通信节点的功率消耗模型，也即资源调度约束条件可以表示为：
[0098][0099]
其中，表示电力通信节点的资源调度约束条件；k表示k个单天线电力终端设备集合；k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；表示多输入多输出电力通信系统中所有电力通信节点向第k个电力终端的发射功率；表示的共轭转置；en表示目标矩阵；目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；p
nmax
表
示各个电力通信节点的最大发射功率；
[0100]
可选地，多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型可表示为：
[0101][0102]
其中，表示面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型；g表示将电力终端划分为g个多播组；g表示第g个多播组；表示电力通信节点的发射功率的集合；r
m,g
表示在短码块传输机制中，电力无线业务质量确定性的多输入多输出通信系统的第g个多播组的确定性速率。
[0103]
进一步，基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，即通过对最大化确定性速率模型和资源调度约束条件进行求解，就可以在满足资源调度约束条件的情况下，确定出多输入多输出通信系统提供最大化确定性速率所对应的资源调度方式；进一步根据确定出的资源调度方式进行电力通信系统的资源调度，就可以实现最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0104]
上述实施例的方法，通过确定多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，进而通过对最大化确定性速率模型和资源调度约束条件的求解，就可以在满足资源调度约束条件的情况下，确定出多输入多输出通信系统提供最大化确定性速率所对应的资源调度方式；进一步根据确定出的资源调度方式进行电力通信系统的资源调度，就可以实现最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0105]
可选地，根据多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式，包括：
[0106]
将多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型进行转换，得到转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型；转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件如下：
[0107][0108]
g表示将电力终端划分为g个多播组；g表示第g个多播组；表示辅助变量；k表示k个单天线电力终端设备；k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；表示多输入多输出电力通信系统中所有电力通信节点向第k个电力终端的发射功率；表示的共轭转置；en表示目标矩阵；目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；p
nmax
表示各个电力通信节点的最大发射功率；表示电力通信节点的发射功率的集合；表示rk的近似函数；rk表示在短码块传输机制中，第k个电力终端设备的确定性速率；
[0109]
根据转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统的资源调度方式。
[0110]
具体地，基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定出多输入多输出通信系统提供的最大化确定性速率所对应的资源调度方式时，需要基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型进行非光滑非凸的最大化确定性速率问题求解以确定电力通信系统的资源调度方式，一方面，非光滑非凸的最大化确定性速率问题可以更准确地刻画多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率所对应的资源调度问题，但另一方面，多输入多输出电力通信系统的非光滑非凸的最大化确定性速率问题也更难求解。
[0111]
本发明实施例中通过将多输入多输出电力通信系统的非光滑非凸的最大化确定性速率模型转换为多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型，使得多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型中的局部最优解同时也是多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型中的全局最优解，从而使得转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型更容易求解，从而也就可以更加快速准确的确定电力通信系统的资源调度方式，实现多输入多输出通信系统的最大化确定性速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0112]
可选地，利用如下公式将多输入多输出电力通信系统的非光滑非凸的最大化确定性速率模型转换为多输入多输出电力通信系统的光滑非凸的最大化确定性速率模型，以确定多输入多输出通信系统提供的最大化确定性速率所对应的资源调度方式：
[0113][0114][0115][0116]
其中，g表示将电力终端划分为g个多播组；g表示第g个多播组；表示辅助变量；k表示k个单天线电力终端设备；k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；表示多输入多输出电力通信系统中所有电力通信节点向第k个电力终端的发射功率；表示的共轭转置；en表示目标矩阵；目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；p
nmax
表示各个电力通信节点的最大发射功率；rk表示在短码块传输机制中，第k个电力终端设备的确定性速率；表示电力通信节点的发射功率的集合；kg表示第g个多播组中的电力终端设备集合；
[0117]
可选地，进一步可以将多输入多输出电力通信系统的光滑非凸的最大化确定性速率模型，转换为多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型，利用如下公式将多输入多输出电力通信系统的光滑非凸的最大化确定性速率模型，转化为多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型：
[0118]
[0119][0120][0121]
其中，g表示将电力终端划分为g个多播组；g表示第g个多播组；表示辅助变量；k表示k个单天线电力终端设备；k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；表示多输入多输出电力通信系统中所有电力通信节点向第k个电力终端的发射功率；表示的共轭转置；en表示目标矩阵；目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；p
nmax
表示各个电力通信节点的最大发射功率；表示电力通信节点的发射功率的集合；表示rk的近似函数；rk表示在短码块传输机制中，第k个电力终端设备的确定性速率。
[0122]
可选地，为了实现将多输入多输出电力通信系统的光滑非凸的最大化确定性速率模型，转换为多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型，利用路径跟踪算法得到在第t次迭代的下界凹近似可表示为
[0123][0124]
其中，和分别表示为
[0125][0126][0127][0128]
可选地，为了克服的非凸性，进一步得到的上界，可表示
[0129][0130]
其中，和可分别表示为
[0131]
[0132][0133][0134]
可选地，的下界凹近似可表示为
[0135][0136]
其中，
[0137]
通过如上公式(10)、(14)和(15)，的下界可转换为：
[0138][0139]
可选地，将公式(16)代入公式(9)，使用连续凸近似方法对公式(9)进行迭代求解，则第t次迭代中的连续凸近似模型可表示为
[0140][0141]
进一步，根据转化后的多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型，利用凸优化工具cvx就可以更加快速准确的确定电力通信系统的资源调度方式，得到多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型中的电力通信节点的发射功率对应的功率资源调度方式。
[0142]
也就是在将多输入多输出电力通信系统的非光滑非凸的最大化确定性速率模型转换为多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型后，就可以将多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型中的局部最优解作为多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型中的全局最优解，从而使得根据转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型可以更加快速准确的确定电力通信系统中的电力通信节点的发射功率的调度方式，以实现多输入多输出通信系统的最大化确定性速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0143]
上述实施例的方法，通过将多输入多输出电力通信系统的非光滑非凸的最大化确定性速率模型转换为多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型后，就可以将多输入多输出电力通信系统的光滑且凸的最大化确定性速率模型中的局部最优
解作为多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型中的全局最优解，从而使得根据转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型可以更加快速准确的确定电力通信系统中的电力通信节点的发射功率的调度方式，以实现多输入多输出通信系统的最大化确定性速率，满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0144]
示例性地，面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法如下，通过电力通信系统资源的合理调度实现了电力通信系统的最大化质量确定性信息速率：
[0145]
步骤1、建立面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力系统。多输入多输出电力系统采用时分复用模式，n个配备m根发射天线的电力通信节点通过容量有限的回程链路向k个单天线电力终端设备提供信息服务。
[0146]
步骤2、综合考虑上行链路信道估计和下行链路数据传输，确定出确定性可达速率的闭形表达式。
[0147]
步骤3、通过已确定的每个电力终端设备确定性可达速率的闭形表达式，建立以最大化电力无线业务质量确定性速率的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型。
[0148]
步骤4、处理多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型的非凸非光滑性，由于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型是非凸非光滑的，难以直接求解，通过将非凸非光滑的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型进行转换，得到转换后的凸且光滑的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型，从而可以更加快速准确的确定电力通信系统中的电力通信节点的发射功率的调度方式。
[0149]
步骤5、通过凸且光滑的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型，快速准确的确定电力通信系统中的电力通信节点的发射功率的调度方式，进而基于确定出的资源调度方式对电力通信系统的功率资源进行调度，以满足电网准时准确的确定性传输速率需求，提高电力系统的资源使用效率。
[0150]
本发明实施例中的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法，为5g确定性网络中的无蜂窝大规模多输入多输出系统中的资源调度方法，通过最大化多播服务的质量确定性速率和低复杂度资源调度方法，确定电力通信系统的功率调度方式，实现了通过优化资源分配来最大化多播电力终端设备的质量确定性速率，其收敛速度较快，且计算复杂度较低，该方法在面向电力无线业务的智能电网中有很好的应用前景，其中多播场景对于未来的无线网络具有重要的现实意义，在满足终端设备所需的多样化电力无线业务新需求的同时，进一步降低系统复杂度，可以应用于面向电力无线业务需求的5g确定性网络场景，有效促进电力无线通信技术的绿色发展，
[0151]
示例性的，本技术实施例中的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法的收敛特性如图3所示，10次迭代后收敛到一个最优值，表明本技术实施例中的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法可以快速确定多输入多输出通信系统提供最大化确定性速率所对应的资源调度方式，也就是可以快速得到实现最大化电力无线业务质量确定性速率的最优资源分配值；也表明本技术实施例中的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法在面向电力业务质量确定性的大规模多输入多输出电力通信系统中非常有效。此外，还可以清楚地看到，随着迭代次数的增加，确定性速率和香农速率之间的差距
几乎保持不变。
[0152]
示例性的，如图4所示的电力通信节点的发射功率示意图，可以清楚地看到，电力通信系统的速率在电力通信节点发送功率约束值很小的时候随着其增加而增加，然而，当电力通信节点节点发送功率约束值足够大时，电力通信系统的速率是饱和的。
[0153]
下面对本发明提供的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度装置进行描述，下文描述的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度装置与上文描述的面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法可相互对应参照。
[0154]
图5是本发明提供的资源调度装置的结构示意图。本实施例提供的资源调度装置，包括：
[0155]
构建模块710，用于构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统；
[0156]
确定模块720，用于根据多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式；多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型用于最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率；
[0157]
调度模块730，用于基于调度方式，对多输入多输出电力通信系统中的资源进行调度。
[0158]
可选地，面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统，包括以下至少一项：
[0159]
n个电力通信节点；n为正整数；各个电力通信节点包含m个天线；m为正整数；
[0160]
k个单天线电力终端设备；k为正整数。
[0161]
可选地，所述确定模块720，具体用于：基于如下至少一项确定多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型：
[0162]
通信带宽、质量确定性信息传输时间、译码错误概率、电力终端设备的香农速率和电力终端设备的信噪比和电力通信节点的发射功率。
[0163]
可选地，所述确定模块720，具体用于：基于如下公式确定多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件：
[0164][0165][0166]
表示面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型；g表示将电力终端划分为g个多播组；g表示第g个多播组；表示电力通信节点的发射功率的集合；r
m,g
表示在短码块传输机制中，电力无线业务质量确定性的多输入多输出通信系统的第g个多播组的确定性速率；表示电力通信节点的资源调度约束条件；k表示k个单天线电力终端设备；k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；表示多输入多输出电力通信系统中所有电力通信
节点向第k个电力终端的发射功率；表示的共轭转置；en表示目标矩阵；目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；p
nmax
表示各个电力通信节点的最大发射功率；
[0167]
基于多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式。
[0168]
可选地，所述确定模块720，具体用于：将多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型进行转换，得到转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型；转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件如下：
[0169][0170][0171][0172]
g表示将电力终端划分为g个多播组；g表示第g个多播组；表示辅助变量；k表示k个单天线电力终端设备；k表示k个单天线电力终端设备中的第k个电力终端设备；表示多输入多输出电力通信系统中所有电力通信节点向第k个电力终端的发射功率；表示的共轭转置；en表示目标矩阵；目标矩阵的第n个对角线元素为1，剩余元素为0；p
nmax
表示各个电力通信节点的最大发射功率；表示电力通信节点的发射功率的集合；表示rk的近似函数；rk表示在短码块传输机制中，第k个电力终端设备的确定性速率；
[0173]
根据转换后的多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统的资源调度方式。
[0174]
本发明实施例的装置，其用于执行前述任一方法实施例中的方法，其实现原理和技术效果类似，此次不再赘述。
[0175]
图6示例了一种电子设备的实体结构示意图，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(communications interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行面向电力无线业务质量确定性的通信资源调度方法，该方法包括：构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统；根据多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式；多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型用于最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率；基于调度方式，对多输入多输出电力通信系统中的资源进行调度。
[0176]
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以
使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0177]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统；根据多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式；多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型用于最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率；基于调度方式，对多输入多输出电力通信系统中的资源进行调度。
[0178]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各提供的构建面向电力无线业务质量确定性的多输入多输出电力通信系统；根据多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型和资源调度约束条件，确定多输入多输出电力通信系统中的资源调度方式；多输入多输出电力通信系统的最大化确定性速率模型用于最大化多输入多输出电力通信系统的确定性信息速率；基于调度方式，对多输入多输出电力通信系统中的资源进行调度。
[0179]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0180]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0181]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。