一種兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法，首先同時(shí)對(duì)宏基站和小基站的功率控制問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，然后通過(guò)兩層迭代對(duì)所形成的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行求解。在第一層迭代中，宏基站用戶(hù)根據(jù)所有小基站用戶(hù)的行動(dòng)計(jì)算自己的傳輸功率策略。在第二層迭代中，各個(gè)小基站用戶(hù)根據(jù)其他小基站用戶(hù)的傳輸功率策略，通過(guò)不斷迭代來(lái)獲得自己的傳輸功率策略。采用本發(fā)明所提出的功率控制方法，不僅能夠提高系統(tǒng)吞吐量，還能降低系統(tǒng)功耗。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
-種兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法，屬于移動(dòng)通信功 率控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球通信產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，通信系統(tǒng)高能耗問(wèn)題愈加明顯，如何有效提升網(wǎng) 絡(luò)的能量效率越來(lái)越緊迫。小基站等低功耗接入點(diǎn)的引入不但使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能耗大大降 低，而且小基站等低功率節(jié)點(diǎn)的部署更加靠近用戶(hù)終端，短距離傳輸將經(jīng)歷更小的路損及 衰落，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量也隨之上升。因此，由宏基站和大量小基站構(gòu)成的異構(gòu)網(wǎng)已成為業(yè) 界關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003] 隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展，如何同時(shí)對(duì)宏基站用戶(hù)和小基站用戶(hù)進(jìn)行功率控 制W有效提高系統(tǒng)容量和降低功耗，是當(dāng)前兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高 譜效低功耗的功率控制方法，W提高移動(dòng)通信兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的容量和降低功耗。
[0005] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0006] -種兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法，包括如下步驟：
[0007] (1)設(shè)定每個(gè)信號(hào)間隔只有一個(gè)活躍用戶(hù)向?yàn)槠涮峁┓?wù)的基站傳輸數(shù)據(jù)，初始 化外層迭代次數(shù)n = l，初始化宏基站用戶(hù)的傳輸功率P〇(n);
[000引（2)初始化內(nèi)層迭代次數(shù)m=l，初始化第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率々>7);
[0009] (3)計(jì)算第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)，第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率/^,'《 + 1);
[0010] (4)判斷(/Π + Γ川/? (m)是否在闊值范圍內(nèi)：若在闊值范圍內(nèi)，則判斷第k個(gè)小基 站用戶(hù)的傳輸功率保持不變，進(jìn)入步驟(5);否則，判斷第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率變化，m =m+l，返回步驟(3);
[0011] (5)判斷是否所有小基站用戶(hù)的傳輸功率均保持不變:若均保持不變，則進(jìn)入步驟 (6);否則，m=m+l，返回步驟（3);
[0012] (6)計(jì)算第n+1次外層迭代時(shí)，宏基站用戶(hù)的傳輸功率P日(n+1);
[0013] (7)判斷Po(n+1)與Po(η)是否在闊值范圍內(nèi)：若在闊值范圍內(nèi)，則判斷宏基站用戶(hù) 的傳輸功率保持不變，將當(dāng)前的化宏基站用戶(hù)的傳輸功率和所有小基站用戶(hù)的傳輸功率配 置作為最終配置;否則，判斷宏基站用戶(hù)的傳輸功率變化，n = n+l，m=m+l，返回步驟(3)。
[0014] 具體的，所述步驟(3)中，+ 0的計(jì)算方法如下：
[0015]
[0016] 其中：/Uw + 〇為第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率，Ak表示第k個(gè) 小基站用戶(hù)的功耗價(jià)格，No表示噪聲，化0表示宏基站與第k個(gè)小基站用戶(hù)之間的干擾鏈路增 益，P〇(n)為第η次外層迭代時(shí)宏基站用戶(hù)的傳輸功率，化1表示第k個(gè)小基站用戶(hù)與第1個(gè)小 基站用戶(hù)之間的干擾鏈路增益，專(zhuān)(朗為第m次內(nèi)層迭代時(shí)第1個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率，Hkk 表示第k個(gè)小基站用戶(hù)與第k個(gè)小基站之間的鏈路增益;k=l，2,…，Κ，Κ為小基站總數(shù)。
[0017] 具體的，所述步驟(6)包括如下步驟：
[0023] (66)宏基站用戶(hù)的傳輸功率Ρο(η+1)的計(jì)算方法如下：
[0024] 當(dāng) C22-4CiC3<0 時(shí)：
[0025] Po (n+1) = argmax { Umbs (Pomax), Umbs (Pomin)}
[0026] 當(dāng) C22-4CiC3>0 時(shí)：
[0027] P〇(n+l) = ar gmax { Umbs (Pomax), Umbs (Pomin), Umbs (Poxi), Umbs (P〇x2)}
[002引其中：化k表示第k個(gè)小基站與宏基站用戶(hù)之間的干擾鏈路增益，λ0表示宏基站用戶(hù) 的功耗價(jià)格，W + 0為第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)第1個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率;Umbs(Po)表示宏 基站用戶(hù)的傳輸功率為Po時(shí)宏基站用戶(hù)效用函數(shù);化0表示宏基站用戶(hù)與宏基站之間的鏈路 增益;Pt表示小基站用戶(hù)的最大傳輸功率約束;argmax的含義為將使得宏基站用戶(hù)效用函 數(shù)取得最大值的宏基站用戶(hù)的傳輸功率作為P0(n+l)。
[0029]有益效果:本發(fā)明提供的兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法，與現(xiàn)有 技術(shù)相比，具有如下優(yōu)勢(shì)：1、本發(fā)明同時(shí)W系統(tǒng)容量和系統(tǒng)功耗為優(yōu)化目標(biāo)，能夠在提高系 統(tǒng)容量的同時(shí)，降低系統(tǒng)功耗;2、本發(fā)明能夠同時(shí)對(duì)宏基站用戶(hù)與小基站用戶(hù)的功率進(jìn)行 控制;3、本發(fā)明采用分布式的功率控制方法，能夠降低功率控制的復(fù)雜度。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1為本發(fā)明的應(yīng)用場(chǎng)景示意圖；
[0031] 圖2為本發(fā)明的實(shí)施流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0033] -種兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法，包括如下步驟：
[0034] (1)設(shè)定每個(gè)信號(hào)間隔只有一個(gè)活躍用戶(hù)向?yàn)槠涮峁┓?wù)的基站傳輸數(shù)據(jù)，初始 化外層迭代次數(shù)n = l，初始化宏基站用戶(hù)的傳輸功率P〇(n)。
[0035] (2)初始化內(nèi)層迭代次數(shù)m=l，初始化第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率/? 。
[0036] (3)計(jì)算第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)，第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率/^/" +巧。
[0037] 6. (/"+叫的計(jì)算方法如下：
[00；3 引
[0039] 其中：每批+ 1)為第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率，Ak表示第k個(gè) 小基站用戶(hù)的功耗價(jià)格，No表示噪聲，化0表示宏基站與第k個(gè)小基站用戶(hù)之間的干擾鏈路增 益，P〇(n)為第η次外層迭代時(shí)宏基站用戶(hù)的傳輸功率，化1表示第k個(gè)小基站用戶(hù)與第1個(gè)小 基站用戶(hù)之間的干擾鏈路增益，為第m次內(nèi)層迭代時(shí)第1個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率，Hkk 表示第k個(gè)小基站用戶(hù)與第k個(gè)小基站之間的鏈路增益;k=l，2,…，Κ，Κ為小基站總數(shù)。
[0040] (4)判斷巧與4(w)是否在闊值范圍內(nèi)：若在闊值范圍內(nèi)，則判斷第k個(gè)小基 站用戶(hù)的傳輸功率保持不變，進(jìn)入步驟(5);否則，判斷第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率變化，m =m+l，返回步驟(3)。
[0041] (5)判斷是否所有小基站用戶(hù)的傳輸功率均保持不變:若均保持不變，則進(jìn)入步驟 (6);否則，m=m+l，返回步驟（3)。
[0042] (6)計(jì)算第n+1次外層迭代時(shí)，宏基站用戶(hù)的傳輸功率Po(n+l)。
[0043] (61)定義
[0044] (62)定義宏基站用戶(hù)效用函勤
[0045] (63)定義。=Βλ〇 化00-B)，C2=Αλ〇 (2B-H00)，C3=ΑΗο〇-λ〇Α2;
[004引（66)宏基站用戶(hù)的傳輸功率P0(n+l)的計(jì)算方法如下：
[0049]當(dāng) C22-4CiC3<0時(shí)：
[0050 ] Po (n+1) = argmax { Umbs (Pomax), Umbs (Pomin)}
[0化1]當(dāng) C22-4CiC3>0 時(shí)：
[0052] P〇(n+l) =argmax{Umbs(Pomax),Umbs(Pomin),Umbs(Poxi),Umbs(P〇x2)}
[0053] 其中：化k表示第k個(gè)小基站與宏基站用戶(hù)之間的干擾鏈路增益，λ〇表示宏基站用戶(hù) 的功耗價(jià)格，^ W + 0為第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)第1個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率;Umbs(Po)表示宏 基站用戶(hù)的傳輸功率為Po時(shí)宏基站用戶(hù)效用函數(shù);化0表示宏基站用戶(hù)與宏基站之間的鏈路 增益;Pt表示小基站用戶(hù)的最大傳輸功率約束;argmax的含義為將使得宏基站用戶(hù)效用函 數(shù)取得最大值的宏基站用戶(hù)的傳輸功率作為P〇(n+l)。
[0054] (7)判斷Po(n+1)與Po(η)是否在闊值范圍內(nèi)：若在闊值范圍內(nèi)，則判斷宏基站用戶(hù) 的傳輸功率保持不變，將當(dāng)前的化宏基站用戶(hù)的傳輸功率和所有小基站用戶(hù)的傳輸功率配 置作為最終配置;否則，判斷宏基站用戶(hù)的傳輸功率變化，n = n+l，m=m+l，返回步驟(3)。
[0055] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法，其特征在于:包括如下步驟： (1) 設(shè)定每個(gè)信號(hào)間隔只有一個(gè)活躍用戶(hù)向?yàn)槠涮峁┓?wù)的基站傳輸數(shù)據(jù)，初始化外 層迭代次數(shù)n = l，初始化宏基站用戶(hù)的傳輸功率P〇(n); (2) 初始化內(nèi)層迭代次數(shù)m= 1，初始化第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率片（"7): (3) 計(jì)算第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)，第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率為+ ⑷判斷4(w + l)與犮（/")是否在閾值范圍內(nèi)：若在閾值范圍內(nèi)，則判斷第k個(gè)小基站用 戶(hù)的傳輸功率保持不變，進(jìn)入步驟(5);否則，判斷第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率變化，m=m+ 1，返回步驟(3); (5) 判斷是否所有小基站用戶(hù)的傳輸功率均保持不變:若均保持不變，則進(jìn)入步驟(6); 否則，m=m+l，返回步驟(3); (6) 計(jì)算第n+1次外層迭代時(shí)，宏基站用戶(hù)的傳輸功率P〇(n+l); (7) 判斷P〇(n+l)與P〇(n)是否在閾值范圍內(nèi)：若在閾值范圍內(nèi)，則判斷宏基站用戶(hù)的傳 輸功率保持不變，將當(dāng)前的化宏基站用戶(hù)的傳輸功率和所有小基站用戶(hù)的傳輸功率配置作 為最終配置;否則，判斷宏基站用戶(hù)的傳輸功率變化，η = n+1，m=m+1，返回步驟(3)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法，其特征在于： 所述步驟(3)中，為(《 +1)的計(jì)算方法如下：其中：^ + ?為第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)第k個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率，Ak表示第k個(gè)小基 站用戶(hù)的功耗價(jià)格，No表示噪聲，Hk〇表示宏基站與第k個(gè)小基站用戶(hù)之間的干擾鏈路增益， P〇(n)為第η次外層迭代時(shí)宏基站用戶(hù)的傳輸功率，Hki表示第k個(gè)小基站用戶(hù)與第1個(gè)小基站 用戶(hù)之間的干擾鏈路增益，為第m次內(nèi)層迭代時(shí)第1個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率，Hkk表示 第k個(gè)小基站用戶(hù)與第k個(gè)小基站之間的鏈路增益;k = 1，2，…，K，K為小基站總數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的兩層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中高譜效低功耗的功率控制方法，其特征在于： 所述步驟(6)包括如下步驟：(63)定義Ci = Βλ〇(Hqq-B)，C2 = Αλ〇( 2B-Hqq)，C3=ΑΗοο-λοΑ2;(66)宏基站用戶(hù)的傳輸功率P〇(n+l)的計(jì)算方法如下： 當(dāng)。22-4&。3<0 時(shí)： P〇 (n+1 ) - arg max { UmBS (P〇max)，UmBS ( P〇min) } 當(dāng)&2-4&(：3 彡 0時(shí)： P〇(n+l) =arg max{UMBS(P〇max)，UMBS(P〇min)，UMBS(P〇xl)，UMBS(P〇x2) } 其中：H〇k表示第k個(gè)小基站與宏基站用戶(hù)之間的干擾鏈路增益，λο表示宏基站用戶(hù)的功 耗價(jià)格，/〃 +1)為第m+1次內(nèi)層迭代時(shí)第1個(gè)小基站用戶(hù)的傳輸功率;UMBS(Ρ〇)表示宏基站 用戶(hù)的傳輸功率為Ρο時(shí)宏基站用戶(hù)效用函數(shù);Hoo表示宏基站用戶(hù)與宏基站之間的鏈路增 益;Pt表示小基站用戶(hù)的最大傳輸功率約束;arg max的含義為將使得宏基站用戶(hù)效用函數(shù) 取得最大值的宏基站用戶(hù)的傳輸功率作為P〇(n+l)。
【文檔編號(hào)】H04W52/18GK106060906SQ201610348585
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】蔣雁翔, 魯寧寧, 鄭福春, 高西奇, 尤肖虎
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)