一種用于5g高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明在給定每個(gè)用戶速率要求下，通過不同的閾值判斷，為每個(gè)用戶選擇服務(wù)的RRH集合，從而使整個(gè)系統(tǒng)的可達(dá)和速率最大。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明綜合考慮了單用戶場(chǎng)景和給定每個(gè)用戶服務(wù)RRH個(gè)數(shù)這兩種不足，提出了復(fù)雜度較低的基于不同閾值的虛擬小區(qū)形成方案。
【專利說明】
一種用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 小區(qū)虛擬化技術(shù)是中興通訊發(fā)布2015年十大無線新技術(shù)之一。該技術(shù)是解決邊界 效應(yīng)的關(guān)鍵，其核心思想是"以用戶為中心"提供服務(wù)。對(duì)于傳統(tǒng)基站而言，繼續(xù)縮小室外部 署小區(qū)的半徑是不現(xiàn)實(shí)的，原因在于較高的切換頻率和巨大的傳輸開銷。
[0003] 傳統(tǒng)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)用戶均由指定的單個(gè)基站服務(wù)，因此不存在基站協(xié)作的 問題。但是，在高密度網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)需要為每個(gè)用戶分配多個(gè)接入節(jié)點(diǎn)，從而進(jìn)行有效地協(xié) 作通信。所以，如何為每個(gè)用戶選擇接入節(jié)點(diǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能有著至關(guān)重要的作用。
[0004] 虛擬小區(qū)打破了以"蜂窩小區(qū)"為中心的傳統(tǒng)移動(dòng)接入網(wǎng)理念，轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆?用 戶為中心"的接入網(wǎng)絡(luò)，即每個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)的用戶都擁有一個(gè)與用戶相關(guān)的"虛擬小區(qū)"。該虛 擬小區(qū)由用戶周邊的幾個(gè)接入節(jié)點(diǎn)組成，接入節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)作，共同服務(wù)該用戶。當(dāng)用戶 在移動(dòng)時(shí)，該虛擬小區(qū)包含的接入節(jié)點(diǎn)發(fā)生動(dòng)態(tài)變化，但虛擬小區(qū)標(biāo)識(shí)ID保持不變，因此在 用戶移動(dòng)過程中并不會(huì)發(fā)生切換，大大減少了越區(qū)切換帶來的開銷。
[0005] 在已有的工作中，Hong Ren等人提出了根據(jù)用戶與不同接入節(jié)點(diǎn)之間的距離，為 用戶選擇接入節(jié)點(diǎn)的方案，即用戶選擇與其距離最近的接入節(jié)點(diǎn)，使得系統(tǒng)能量效率最大。 Jie Xu等人根據(jù)用戶與不同接入節(jié)點(diǎn)之間的信道范數(shù)，為其選擇接入節(jié)點(diǎn)的方案，即在給 定的用戶的服務(wù)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的前提下，用戶選擇指定個(gè)數(shù)的具有最大信道范數(shù)的接入節(jié)點(diǎn)。
[0006] 但是上述兩種方案均存在一定的局限性。前者只考慮了單個(gè)用戶的場(chǎng)景，并且將 信道信息簡(jiǎn)化為只與距離相關(guān)的大尺度衰落信息。后者提出的方案只能在給定每個(gè)用戶的 服務(wù)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)時(shí)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬 小區(qū)形成方法。
[0008] 技術(shù)方案:本發(fā)明所述的用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法，包括以下步驟：
[0009] S1、獲取網(wǎng)絡(luò)中用戶k和接入節(jié)點(diǎn)m之間的信道矩陣^, k，將迭代次數(shù)η設(shè)為1;其中， A· e /C= , m e Λ4 = {1.2···· 卜Μ表示網(wǎng)絡(luò)中接入節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)，Κ表示網(wǎng)絡(luò)中 用戶的總個(gè)數(shù)；
[0010] S2、初始化第η次迭代時(shí)用戶k的用戶閾值戶f，并計(jì)算信道矩陣的F范數(shù)最大值 Val;其中，Ai G /C :
[0011] S3、對(duì)于接入節(jié)點(diǎn)' e 判斷是否2 c :若是，則將接入節(jié)點(diǎn)m*加入至用 戶k的服務(wù)節(jié)點(diǎn)集合Μ中，并令= ;其中，
[0012] S4、計(jì)算用戶k的速率Rk，M C:，并判斷Rk是否大于等于用戶要求速率Rreq;若否，則 爲(wèi)"+1) =(0 + /(1/2，并返回步驟S3;若是，則結(jié)束，集合形成用戶k的虛擬小區(qū)。
[0013] 進(jìn)一步的，所述信道矩陣Hm,k的計(jì)算公式為：
[0015]式中，a- eGV(〇，l)是多天線信道系數(shù)，n = 1，…，Ντ，〇ΛΓ(0，1)表示均值為0,方差 為1的復(fù)高斯分布，Ντ表示接入節(jié)點(diǎn)配備的發(fā)射天線的總根數(shù)，
表示大尺度衰落。
[0016] 進(jìn)一步的，所述接入節(jié)點(diǎn)為射頻拉遠(yuǎn)單元。
[0017] 進(jìn)一步的，所述步驟S2中初始化閾值為疋" =0.5。
[0018]進(jìn)一步的，所述步驟S4中的用戶k的速率Rk的計(jì)算公式為：
[0020] 式中，pm,k為接入節(jié)點(diǎn)m的發(fā)射功率，<為高斯白噪聲的方差。
[0021] 有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明提出了一種基于閾值判 斷的虛擬小區(qū)形成方案。該方案的復(fù)雜度較低，易于實(shí)現(xiàn)，可以在較低復(fù)雜度情形下為每個(gè) 用戶選擇接入節(jié)點(diǎn)集合，使其可達(dá)數(shù)據(jù)速率達(dá)到指定要求。
【附圖說明】
[0022] 圖1是本實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)圖如圖1所示，接入節(jié)點(diǎn)選用射頻拉遠(yuǎn)單元(RRH)，系統(tǒng)中具有Μ個(gè) RRH，Κ個(gè)移動(dòng)用戶和一個(gè)中央處理器單元。所有RRH通過高速鏈路(光纖等)連接至中央處理 器，移動(dòng)用戶與RRH之間進(jìn)行無線通信。RRH只負(fù)責(zé)傳輸數(shù)據(jù)，不進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。技術(shù)方法中 所需要數(shù)據(jù)處理，都在中央處理器進(jìn)行。步驟S1中的需要的信道信息可以由每個(gè)用戶反饋 給RRH，進(jìn)而傳送至中央處理器，然后中央處理器根據(jù)具體步驟進(jìn)行處理，最終為每個(gè)用戶 確定RRH服務(wù)集合，將該信息通過光纖等高速鏈路傳送至每個(gè)RRH，再通過無線信道發(fā)送給 每個(gè)用戶。
[0024]其中，每個(gè)RRH配備單根發(fā)射天線，還有Κ個(gè)單天線移動(dòng)用戶和Ν個(gè)子信道。用 >?={1,2〃·;Μ}表示所有RRH的編號(hào)集合，所有子信道編號(hào)構(gòu)成的集合為Λ__'= ….Λ]， 所有用戶編號(hào)構(gòu)成的集合為1= {1，2，···，Ι}，為用戶k提供服務(wù)的所有RRH的編號(hào)集合記為 入V。假設(shè)每個(gè)用戶的RRH服務(wù)集合給定且記| |=岣4 Μ |= Μ。因此為用戶k服務(wù)的 天線數(shù)是礴=竓^RHm與用戶k之間的信道矩陣記為H e C1~，可以表示為
[0026]其中，氣& e (W(0，l)，n = 1,···，Ντ是多天線信道系數(shù)，^7是大尺度衰落（包括路 徑損耗和陰影衰落）。
[0027]用戶k的接收信號(hào)為
[0029]其中，pm,k為RRHm的發(fā)射功率，xk為用戶k的傳輸符號(hào)并且E[.i Vrf ] = 1 _為零均值 方差4的高斯白噪聲。假設(shè)不同用戶的傳輸符號(hào)和接收端加性噪聲相互獨(dú)立。用戶k的信干 噪比為
[0031] 用戶k的可達(dá)數(shù)據(jù)速率為Rk= l〇g( 1+ γ k)。
[0032] 該問題可以表述為：
[0036]其中，req為每個(gè)用戶可達(dá)數(shù)據(jù)速率的指定要求。
[0037]具體而言，上述問題是通過為每個(gè)用戶選擇RRH服務(wù)集合，使每個(gè)用戶的可達(dá)數(shù)據(jù) 速率達(dá)到指定要求。選擇的方案可以用數(shù)學(xué)表述為：
[0039]其中，&e(〇，i]為用戶k選擇方案的閾值，用來表示相對(duì)信道增益。具體而言，當(dāng) RRHm至用戶k的信道矩陣F范數(shù)與所有RRH至該用戶的信道矩陣F范數(shù)的最大值之間的比值 大于等于閾值&時(shí)，就選擇RRHm作為用戶k的服務(wù)集合中的元素。
[0040]因此，針對(duì)上述問題，采用一下虛擬小區(qū)形成方法，具體包括以下步驟：
[0041 ] S1、獲取網(wǎng)絡(luò)中用戶k和接入節(jié)點(diǎn)m之間的信道矩陣Hm, k，將迭代次數(shù)η設(shè)為1;其中， k (Ξ /C= {1,, m € Λ4 = - 〇
[0042] S2、初始化第n次迭代時(shí)用戶k的用戶閾值貞f.，并計(jì)算信道矩陣的F范數(shù)最大值 Val;其中
[0043] S3對(duì)于接入節(jié)點(diǎn)?τιΓ € Λ4,.判斷是否2 4、若是，則將接入節(jié)點(diǎn)nf加入至用戶 k的服務(wù)節(jié)點(diǎn)集合·Η中，并令= Μ >3。
[0044]
左G尺:。別=·Μ ; {m*}表示將m*從集合別中刪除。
[0045] S4、計(jì)算用戶k的速率RkJ e尤，并判斷Rk是否大于等于用戶要求速率Rreq;若否，則 #Λ+?)=(0 +及f)/2，.并返回步驟S3;若是，則結(jié)束，集合形成用戶k的虛擬小區(qū)。
[0046]其中，用戶k的速率Rk的計(jì)算公式為：
[0048] 式中，pm,k為接入節(jié)點(diǎn)m的發(fā)射功率，K為高斯白噪聲的方差。
[0049] 以上所揭露的僅為本發(fā)明一種較佳實(shí)施例而已，不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范 圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法，其特征在于該方法包括以下步驟： 51、 獲取網(wǎng)絡(luò)中用戶k和接入節(jié)點(diǎn)m之間的信道矩陣Hm,k，將迭代次數(shù)η設(shè)為1;其中， /V e /C= m e Λ4 = 卜M表示網(wǎng)絡(luò)中接入節(jié)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)，K表示網(wǎng)絡(luò)中 用戶的總個(gè)數(shù)； 52、 初始化第η次迭代時(shí)用戶k的用戶閾值於f，并計(jì)算信道矩陣的F范數(shù)最大值Val;其 中，G_ C 53、 對(duì)于接入節(jié)點(diǎn)G 判斷是否Li 2 /f1 ;若是，則將接入節(jié)點(diǎn)V加入至用戶k的 服務(wù)節(jié)點(diǎn)集合?中，并令M >*丨；其中54、 計(jì)算用戶k的速率Rk，冗，并判斷Rk是否大于等于用戶要求速率Rreq;若否，則 允"+1>=(0 +成")/2,并返回步驟S3;若是，則結(jié)束，集合形成用戶k的虛擬小區(qū)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法，其特征在于:所述信 道矩陣Hm,k的計(jì)算公式為：式中，^^(O，1)是多天線信道系數(shù)，11=1，"_，階，〇/"(0，1)表示均值為0，方差為1 的復(fù)高斯分布，Nt表示接入節(jié)點(diǎn)配備的發(fā)射天線的總根1!示大尺度衰落。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法，其特征在于:所述接 入節(jié)點(diǎn)為射頻拉遠(yuǎn)單元。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法，其特征在于:所述步 驟S2中初始化閾值為/?"1 =0.5。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于5G高密度網(wǎng)絡(luò)的虛擬小區(qū)形成方法，其特征在于:所述步 驟S4中的用戶k的速率Rk的計(jì)算公式為：式中，pm,k為接入節(jié)點(diǎn)m的發(fā)射功率，<為高斯白噪聲的方差。
【文檔編號(hào)】H04W16/20GK106028364SQ201610542301
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】陳明, 施建鋒
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)