專利名稱：一種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂乒?jié)能方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)能技術(shù)，尤其涉及一種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂乒?jié)能方法。
背景技術(shù)：
下一代無線網(wǎng)絡(luò)要求隨時(shí)隨地提供高速因特網(wǎng)接入服務(wù)，iPhone及其他類型智能手機(jī)的流行，毫無疑問地加速了這個(gè)過程，并且由此推出的新業(yè)務(wù)，例如移動(dòng)視頻和移動(dòng)游戲，成倍增長的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和隨時(shí)隨地接入的需求使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)施需求急劇擴(kuò)大，同時(shí)也需要大量的能源。因此，迫切需要移動(dòng)運(yùn)營商在維持合理增長的同時(shí)，減少電力損耗。
無線接入網(wǎng)中，能耗最大的部分是基站，因此基站節(jié)能是網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的關(guān)鍵。由于基站一天之內(nèi)的負(fù)載是隨時(shí)間變化的，因此，可以根據(jù)基站的業(yè)務(wù)變化，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)基站和設(shè)備的參數(shù)來自適應(yīng)地調(diào)整功率來節(jié)能。這種方法稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法。網(wǎng)絡(luò)節(jié)能方法主要可分為時(shí)域、頻域和空域節(jié)能三類。時(shí)域節(jié)能方法的基本思想是在下行沒有業(yè)務(wù)需求的時(shí)候就關(guān)閉PA，以此來減少基站的能耗，節(jié)能量是以PA關(guān)閉的時(shí)間來衡量的。頻域的節(jié)能方法主要有合理分配帶寬資源、載波聚合等，但是節(jié)能的效率不高?？沼蚩梢允褂脺p少天線數(shù)量、設(shè)置小區(qū)開關(guān)及使用分層結(jié)構(gòu)等方法來節(jié)省能耗，節(jié)能效率比較高。現(xiàn)有的空域節(jié)能方法中，小區(qū)開關(guān)方法的思想是將業(yè)務(wù)量較低的小區(qū)關(guān)閉來節(jié)能，但是現(xiàn)實(shí)情況中由于巨大的用戶速率需求，使得關(guān)閉小區(qū)的比較很小，網(wǎng)絡(luò)節(jié)能量較低，網(wǎng)絡(luò)能量效率值不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂乒?jié)能方法，在全無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)量較低時(shí)提高無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的能量效率。包括綜合利用無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中用戶的接收信干噪比信息及基站的負(fù)載信息將無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)建模為一個(gè)加權(quán)二部圖，其中用基站{bm}，m= 1，2，K，M和用戶{un}，n = 1,2,K,N表示圖中的點(diǎn)，基站和用戶的連接關(guān)系表示該加權(quán)二部圖的邊；ibjPun之間的邊存在時(shí)，該邊在連接矩陣X = (xm,n)MXN, xm,n e {0,1}中對應(yīng)的元素值為1，否則值為O ;進(jìn)一步的，該加權(quán)二部圖邊的權(quán)值確定方法如下若基站bm和用戶Un之間的邊存在，則該邊的權(quán)值wm,n由Un的歸一化信干噪比值元，《及bm的歸一化負(fù)載值^聯(lián)合決定，即Wm, G;若二者之間不存在鏈路，則該邊的權(quán)值為O ;其中，α、β分別是信干噪比因子和功耗因子，并且α+β =1。這兩個(gè)因子表示了在用戶接入基站過程中分別考慮鏈路質(zhì)量和無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)能耗兩個(gè)方面的程度，因子的值越大，表示考慮該方面的程度越大；進(jìn)一步的，本發(fā)明還提出了以上述建模過程為基礎(chǔ)，最大化無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的加權(quán)二部圖的總權(quán)值i = Σ Σ 的迭代方法；
W=I/2=1其中，過該迭代方法不斷更新加權(quán)二部圖的連接矩陣X及權(quán)值矩陣W，從而使無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的加權(quán)二部圖的總權(quán)值R達(dá)到最大，由于該過程聯(lián)合考慮了鏈路質(zhì)量及無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的能耗情況，無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的能量效率會(huì)得到提高。


圖I是系統(tǒng)場景建模不意圖；圖2是確定無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接的流程圖；圖3是整個(gè)無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)建模與無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂频牧鞒虉D?！?br> 具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。本發(fā)明的基本思想是將無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建模成為一個(gè)加權(quán)二部圖，其中邊的權(quán)值由該邊對應(yīng)鏈路用戶的信干噪比值和基站的負(fù)載值聯(lián)合決定。通過迭代方法改變無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的加權(quán)二部圖的連接矩陣及權(quán)值矩陣使得該加權(quán)二部圖的總權(quán)值最大。以上述方式兼顧無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的鏈路質(zhì)量及能耗情況，可以提高無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的能量效率。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步詳細(xì)闡述。圖I為本發(fā)明應(yīng)用的系統(tǒng)場景建模圖，其中將基站和用戶及其連接鏈路建模為一個(gè)加權(quán)二部圖。所有基站IbJ和用戶IuJ構(gòu)成了加權(quán)二部圖中的點(diǎn)集，并且二者是兩個(gè)互不相交的子點(diǎn)集。加權(quán)二部圖中的邊只存在于基站和用戶之間，基站和基站之間、用戶和用戶之間不存在邊。對于每一個(gè)代表用戶的點(diǎn)，其度都為1，表示每個(gè)用戶只能連接一個(gè)基站。其中，連接矩陣X = (xm,n)MXN，xm,n e {0,1}來表示點(diǎn)集{bm}和IuJ之間的連接關(guān)系,其中xm,n= I表示1\和un之間連接的，即兩者之間的邊是存在的。xm,n= O表示二者是未連接的。下面詳細(xì)說明各參數(shù)的計(jì)算方法。 I、Un的接收信干噪比值Y m, n
v . PL.nPn,計(jì)算方式為^j b ,p ’其中Plnun為tv到Un之間的信道增益，Pn為用
L· Plk,nPk 十 ΓΝ
k=\,k^m
戶處的噪聲功率，M表示bn的發(fā)射功率。其中，假設(shè)基站的功率與其連接的用戶數(shù)量是線性關(guān)系，即Z =Pbs+M-C。/^表示bm的發(fā)射功率，Z為基站的線路功耗，μ是一個(gè)與功耗相關(guān)的系數(shù)，<表示bm連接的用戶數(shù)量。2、Un的歸一化接收信干噪比
,7m,n計(jì)算方式為=m~~； ’其中分母表示Un接收到各個(gè)基站的信干噪比的最大
m值。3、\的歸一化負(fù)載值&

計(jì)算方式為
權(quán)利要求
1.一種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂乒?jié)能方法，其特征在于，包括 利用圖論知識將無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的基站IbJ，m = 1，2，K，M、用戶{un}，η = 1，2，K，N及它們之間的連接關(guān)系建模為一個(gè)加權(quán)的二部圖，基站和用戶是圖中的點(diǎn)，基站和用戶的連接關(guān)系表示該加權(quán)二部圖的邊； 若基站bm和用戶Un之間的鏈路存在，即邊存在，則該邊在連接矩陣X = (xffl, Jmxn中對應(yīng)元素值為1，該邊的權(quán)值wm,n由Un的歸一化信干噪比值元， 及bm的歸一化負(fù)載值G聯(lián)合決定；若二者之間不存在鏈路，則該邊在連接矩陣中對應(yīng)元素值為O，該邊的權(quán)值也為O ;所有邊的權(quán)值組成權(quán)值矩陣W = (wm,n)MXN； 進(jìn)一步的，本發(fā)明給出了一種使無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的加權(quán)二部圖的總權(quán)值
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，Un的歸一化信干噪比值尺的計(jì)算方法如下 首先計(jì)算Un的接收信干噪比值
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，bm的歸一化負(fù)載值G的計(jì)算方法如下 bm的歸一化負(fù)載值為
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，bm和Un鏈路對應(yīng)的邊的權(quán)值Wni,n計(jì)算方法如下 +砣，其中，α、β分別是信干噪比因子和功耗因子，并且α+β =1。這兩個(gè)因子表示了在用戶接入基站過程中分別考慮鏈路質(zhì)量和無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)能耗兩個(gè)方面的程度，因子的值越大，表示考慮該方面的程度越大，可以通過設(shè)置不同的α、β值來改變不同因素的比重。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，使無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的加權(quán)二部圖的總權(quán)值
全文摘要
本發(fā)明提供了一種無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂乒?jié)能方法，包括綜合利用無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中用戶的接收信干噪比信息及基站的負(fù)載信息，運(yùn)用圖論知識將無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)建模為一加權(quán)二部圖，其中基站和用戶是圖中的點(diǎn)，基站和用戶的連接關(guān)系表示該加權(quán)二部圖的邊；該加權(quán)二部圖中邊的權(quán)值由該邊對應(yīng)鏈路用戶的信干噪比值和基站的負(fù)載值聯(lián)合決定，同時(shí)考慮了通信鏈路質(zhì)量和無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)能耗兩方面的因素；本發(fā)明還給出了一種使無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)的加權(quán)二部圖的總權(quán)值達(dá)到最大值的迭代方法，該迭代方法不斷更新加權(quán)二部圖的連接矩陣及權(quán)值矩陣，由于該過程聯(lián)合考慮了鏈路質(zhì)量及無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的能耗情況，無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的能量效率會(huì)得到提高。
文檔編號H04W52/02GK102833832SQ20121030787
公開日2012年12月19日 申請日期2012年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月27日
發(fā)明者張?zhí)炜? 康甜, 孫學(xué)康, 朱禹濤 申請人:北京郵電大學(xué)