多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是多層異構(gòu)無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一 種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)流量增長(zhǎng)爆發(fā)，用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)提出了更高的 需求，多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（HeterogeneousNetwork，HetNet)應(yīng)運(yùn)而生。相比于傳統(tǒng)單層網(wǎng)絡(luò)， 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中包含了不同種類的接入節(jié)點(diǎn)，包括宏蜂窩基站和各種小蜂窩基站，面對(duì)不同的 節(jié)點(diǎn)，用戶選擇哪個(gè)基站接入得到服務(wù)更為合理，成為多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)之一，因?yàn)?傳統(tǒng)的針對(duì)單層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的小區(qū)選擇準(zhǔn)則將不再適用于多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
[0003] 在單層網(wǎng)絡(luò)中，普遍采用基于最大信噪比（SignaltoInterferenceandNoise Ratio,SINR)的小區(qū)選擇方法，該方法使得用戶選擇接入給自己提供最大SINR的基站來(lái)獲 得服務(wù)。這樣的選擇準(zhǔn)則只適用于業(yè)務(wù)均勻分布，且各小區(qū)基站功率相持平的單層網(wǎng)絡(luò)。在 多層立體異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)小區(qū)基站下行發(fā)射功率不同，基于最大信噪比的小區(qū)選擇方法 會(huì)導(dǎo)致大功率基站過(guò)載，而小功率基站利用不完全，引起嚴(yán)重的負(fù)載不均衡問(wèn)題。
[0004] 除此之外，隨著"綠色通信"概念地提出，多層立體異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)選擇方法還 應(yīng)考慮能量利用效率（EnergyEfficiency，EE)，用戶在選擇小區(qū)時(shí)，除了考慮自身的需求 外，還需要考慮接入基站后能充分利用該基站提供的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方 法，該方法能綜合考慮用戶要求的SINR，小區(qū)的可用資源以及用戶對(duì)能量的利用效率。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟一：用戶計(jì)算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息上報(bào)給其備 選基站列表中的所有基站；步驟二：所有基站共享各自的基本信息和用戶上報(bào)的信息；步 驟三：基站每次挑選選擇自由度最小的用戶并根據(jù)所設(shè)計(jì)的新準(zhǔn)則確定該用戶選擇的小 區(qū)；步驟四：基站更新原有的備選基站列表和選擇自由度信息；步驟五：循環(huán)執(zhí)行步驟三和 步驟四，直到每個(gè)用戶都選擇了接入小區(qū)。
[0009] 進(jìn)一步，步驟一中，用戶計(jì)算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息 上報(bào)給其備選基站列表中的所有基站，具體包括：
[0010] 1)用戶U接收來(lái)自各個(gè)基站（BSpBS2,BS3, ...，BSN)的參考信號(hào)，并通過(guò)接收參 考信號(hào)功率：RSRPpRSRP2,RSRP3, . . .，RSRP^計(jì)算接入相應(yīng)的基站i時(shí)能達(dá)到的SINR值 SLViif，計(jì)算公式為：
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一：用戶計(jì)算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息上報(bào)給其備選基 站列表中的所有基站；步驟二：所有基站共享各自的基本信息和用戶上報(bào)的信息；步驟三： 基站每次挑選選擇自由度最小的用戶并根據(jù)所設(shè)計(jì)的新準(zhǔn)則確定該用戶選擇的小區(qū)；步驟 四：基站更新原有的備選基站列表和選擇自由度信息；步驟五：循環(huán)執(zhí)行步驟三和步驟四， 直到每個(gè)用戶都選擇了接入小區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：步驟一中，用戶計(jì)算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息上報(bào)給其備選 基站列表中的所有基站，具體包括： 1) 用戶U接收來(lái)自各個(gè)基站（BSpBS2AS3,. ..，BSN)的參考信號(hào)，并通過(guò)接收參考信號(hào) 功率：RSRP1, RSRP2, RSRP3,…，RSRP#計(jì)算接入相應(yīng)的基站i時(shí)能達(dá)到的SINR值SLVflf, 計(jì)算公式為：
其中n e {1，2,3，...，N}表示相應(yīng)基站的編號(hào)，也即相應(yīng)小區(qū)的編號(hào)，Ntl為高斯白噪聲 的功率譜密度；如果相應(yīng)的SINR能滿足用戶的要求，即，當(dāng)SiNfgf ? 寸，基站i就 能夠給用戶u提供滿足要求的服務(wù)，所以用戶u就把基站i添加到自己的備選基站列表Cu =(BS1, BS2, . . . , BS1I ； 2) 用戶u的選擇自由度Du定義為：D U= ICuI，即為備選基站個(gè)數(shù)； 3) 每個(gè)用戶將得到的備選基站列表和選擇自由度上報(bào)給各個(gè)備選基站。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：在步驟二中，所有基站共享各自的基本信息和用戶上報(bào)的信息，共享的信息具體包括兩 類：一類是各個(gè)基站的基本信息，包括該基站編號(hào)，也即小區(qū)編號(hào)n，最大可用資源數(shù)RB n _，最大負(fù)載Ln man，以及下行發(fā)射功率Pn;另一類是用戶上報(bào)的相關(guān)信息，包括用戶編號(hào)u， 及其相應(yīng)的備選基站列表C u和選擇自由度D u。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：在步驟三中，基站每次挑選選擇自由度最小的用戶并根據(jù)所設(shè)計(jì)的新準(zhǔn)則確定該用戶 選擇的小區(qū)，具體包括： 1) 各個(gè)基站共享信息后，基站將所有用戶按照用戶的選擇自由度大小非減序排列，當(dāng) 有多個(gè)用戶的選擇自由度相同時(shí)，隨機(jī)排列這多個(gè)用戶； 2) 挑排在第一位的用戶，即選擇自由度最小的用戶，綜合考慮其備選小區(qū)的可用資源， 負(fù)載以及能量利用效率，為該用戶確定接入小區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于： 步驟2)包括以下步驟： 21)首先用公式￡紀(jì)=f計(jì)算用戶u接入備選小區(qū)i的能量利用效率，其中： 杧=te此〔1 - SLVI^.) ? Sffs是用戶u的傳輸速率，傳輸資源的帶寬用Bkb表示；P/是基 站消耗的總功率，由兩部分組成，具體表示為g = 式中第一項(xiàng)Pi tl表示基站消耗 的固定功率，第二項(xiàng)中的△1是一個(gè)與基站種類有關(guān)的常數(shù)因子； 22) 根據(jù)基站的資源和負(fù)載計(jì)算權(quán)值公式如下：
其中1^表示基站i目前的負(fù)載，表示基站i的容量剩余度，是采用輪詢 ?-ijnax Lr-I 調(diào)度法時(shí)用戶獲得服務(wù)的概率； 23) 定義接入因子# = X ￡￡f，對(duì)每個(gè)用戶u，其每一個(gè)備選基站對(duì)應(yīng)一個(gè)接入因 子，用戶u將選擇接入因子最大的小區(qū)i' =BrgiImax(Qi)I ; 24) 確定用戶u的小區(qū)Γ后，標(biāo)記該用戶為已處理，并且被選擇的小區(qū)Γ反饋一個(gè)準(zhǔn) 許接入信令給用戶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：在步驟四中，基站更新備選基站列表和選擇自由度具體包括： 1) 當(dāng)一個(gè)用戶選定了一個(gè)小區(qū)后，各小區(qū)更新自己存儲(chǔ)的原有相關(guān)信息，把該小區(qū)的 負(fù)載由Li更新為L(zhǎng)i+Ι ; 2) 當(dāng)一個(gè)用戶選定了一個(gè)小區(qū)后，如果該小區(qū)恰好滿載，即更新后的負(fù)載Q+1 = Li _，意味著該小區(qū)將不能再供其他用戶選擇，檢測(cè)在未處理的用戶中是否存在該小區(qū)，如 果有，在這個(gè)用戶的備選小區(qū)列表中刪除該小區(qū)，并把這個(gè)用戶的選擇自由度由D u更新為 Du-I0
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：步驟五具體包括：按照更新后的選擇自由度非減序排列未處理的用戶，當(dāng)有多個(gè)用戶 的選擇自由度相同時(shí)，隨機(jī)排列這多個(gè)用戶；按照更新后的信息計(jì)算各個(gè)未處理用戶對(duì)應(yīng) 的各個(gè)基站的選擇因子，計(jì)算方法同上述步驟三中所涉，并為用戶選定接入小區(qū)；各基站每 處理一個(gè)用戶后就更新一次所存儲(chǔ)的信息；處理完每個(gè)用戶后，停止結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：步驟一：用戶計(jì)算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息上報(bào)給其備選基站列表中的所有基站；步驟二：所有基站共享各自的基本信息和用戶上報(bào)的信息；步驟三：基站每次挑選選擇自由度最小的用戶并根據(jù)所設(shè)計(jì)的新準(zhǔn)則確定該用戶選擇的小區(qū)；步驟四：基站更新原有的備選基站列表和選擇自由度信息；步驟五：循環(huán)執(zhí)行步驟三和步驟四，直到每個(gè)用戶都選擇了接入小區(qū)。本方法能忽略不同基站的差異性，綜合考慮用戶的要求的SINR，基站的負(fù)載以及用戶對(duì)小區(qū)基站能量的使用效率，從而保證用戶的服務(wù)質(zhì)量，避免負(fù)載不均勻和用戶餓死現(xiàn)象，并且提升用戶對(duì)能量的利用效率。
【IPC分類】H04W48-20
【公開號(hào)】CN104640177
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510109172
【發(fā)明人】陳前斌, 李茹潔, 劉青海, 李昕韻, 唐倫
【申請(qǐng)人】重慶郵電大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年3月12日