一種多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法。該方法包括以下步驟：參數(shù)初始化，所述參數(shù)包括基站的集合，每個時隙每個基站調度的用戶，用戶到基站的距離；計算每個基站到所有用戶的下行信道狀態(tài)信息，并根據(jù)信道范數(shù)信息計算信道范數(shù)互信息矩陣；對于給定的每一個簇，首先從候選基站集中選擇信道范數(shù)互信息最大的基站作為主導基站，將主導基站從候選基站集中刪除；根據(jù)剩余用戶到主導基站信道范數(shù)互信息的大小選擇到主導基站信道范數(shù)互信息大的基站納入簇，將選定的基站從候選基站集中刪除，直到簇內基站的數(shù)目滿足簇的大小。本發(fā)明通過對每個簇設置主導基站，然后根據(jù)主導基站選擇簇內其他基站，可有效降低系統(tǒng)成簇的復雜度，提高系統(tǒng)的能效。
【專利說明】一種多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無線通信【技術領域】，具體地說，涉及一種能夠提高系統(tǒng)能效的動態(tài)成簇方法。
【背景技術】
[0002]無線通信技術的快速增長需要消耗越來越多的能量。未來無線通信與網(wǎng)絡技術的發(fā)展面臨著資源和能耗的雙重約束，要求在優(yōu)化網(wǎng)絡資源的同時大幅度降低單位業(yè)務的能耗，打造綠色通信與網(wǎng)絡。
[0003]多基站協(xié)作也稱為多小區(qū)協(xié)作，多個基站間引入?yún)f(xié)作，并通過協(xié)作基站之間的回程鏈路共享一些必要的信息，如信道狀態(tài)信息，調度信息和數(shù)據(jù)信息等，各個基站不再獨立地只利用自己的物理層，鏈路層，MAC層信息進行各自獨立傳輸，而是進行協(xié)作編碼或譯碼操作，對小區(qū)間干擾進行有效抑制。由于反饋開銷的影響，協(xié)作的基站數(shù)目不能太多。
[0004]目前大多數(shù)對系統(tǒng)能效的研究都是基于靜態(tài)成簇。所謂靜態(tài)成簇是指相鄰的基站形成簇，簇形成后簇內基站不隨時間的變化而變化。靜態(tài)成簇方法沒有成簇成本的開銷，但由于無線信道隨時間變化的特點，對系統(tǒng)能效提高有限。目前已有的動態(tài)成簇方法大多是基于系統(tǒng)容量最大化考慮的，且復雜度很高，考慮系統(tǒng)能效的動態(tài)成簇方法在已有文獻和現(xiàn)有技術中還未涉及。

【發(fā)明內容】

[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供了 一種多基站協(xié)作的低復雜度動態(tài)成簇方法，該方法可以以降低的復雜度使系統(tǒng)動態(tài)成簇，同時系統(tǒng)的能效要優(yōu)于靜態(tài)成簇方法。
[0006]本發(fā)明的技術方案為:根據(jù)用戶的信道狀態(tài)信息計算用戶的信道狀態(tài)信息范數(shù)，根據(jù)信道范數(shù)計算基站的信道范數(shù)互信息矩陣，選擇信道范數(shù)互信息最大的基站作為主導基站，根據(jù)相對主導基站的信道范數(shù)互信息大小，簇內其它基站由主導基站進行選擇，直到一個簇形成。所述方法具體步驟如下:
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法用于將系統(tǒng)中的基站根據(jù)用戶信道變化分成不同的簇。該方法包括以下步驟:
步驟100:參數(shù)初始化，所述參數(shù)包括候選基站的集合、每個調度時隙每個小區(qū)用戶的位置、及用戶到各基站的距離；
步驟101:計算每個基站到所有調度用戶的信道狀態(tài)，并計算對應的信道狀態(tài)信息范
數(shù)；
步驟102:根據(jù)所述信道狀態(tài)信息范數(shù)計算信道范數(shù)互信息矩陣；
步驟103:選擇所述信道范數(shù)互信息最大的基站作為主導基站，將所述主導基站從候選基站集中刪除；
步驟104:根據(jù)所述候選基站集中基站對主導基站信道范數(shù)互信息的大小進行降序排列，選擇相對主導基站信道范數(shù)互信息最大的基站納入簇內，將所選擇的基站從所述候選基站集中刪除.步驟105:判斷一個新的簇是否形成。如果形成，轉到步驟106 ;否則，轉到步驟104.步驟106:判斷候選基站集是否為空。如果不為空，轉移到步驟103;否則，結束。
[0007]在步驟100中所述的每個時隙每個小區(qū)的用戶，是指在每個調度時隙內，對每個小區(qū)的用戶進行輪流調度。每個時隙內每個小區(qū)只有一個用戶接受服務。
[0008]在步驟101中所述的信道狀態(tài)信息范數(shù)，是對每個基站到用戶的復數(shù)信道狀態(tài)信息取模后進行平方。
[0009]在步驟102中，信道范數(shù)互信息矩陣是指兩個基站到對方用戶的信道狀態(tài)信息范數(shù)的和。
[0010]在步驟103中，主導基站是指每個簇中的第一個基站。
[0011]在步驟104中，根據(jù)相對主導基站信道范數(shù)互信息的大小，選擇信道范數(shù)互信息的大的基站加入主導基站決定的簇。對剩余基站候選集，按步驟105判斷一個新的簇是否形成，按步驟106判斷形所有簇是否形成。
[0012]當系統(tǒng)所有簇形成后，候選基站集為空。每個基站只能屬于一個簇，也就是簇之間沒有交集。
[0013]多基站協(xié)作的低復雜度動態(tài)成簇方法的有益效果主要體現(xiàn)三個方面:第一，該方法能夠根據(jù)用戶信道狀態(tài)信息的變化，動態(tài)地調整基站成簇結果，有效地提高系統(tǒng)能效；第二，該方法只需相對信道信息的大小，對信道狀態(tài)信息的反饋精度不敏感，可降低系統(tǒng)的反饋開銷；第三，該方法和已有的動態(tài)成簇方法相比，具有較低的計算復雜度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為18個小區(qū)的系統(tǒng)模型示意圖；
圖2為本發(fā)明多基站協(xié)作的低復雜度動態(tài)成簇方法的流程圖；
圖3表示每個基站的發(fā)送功率為20瓦時，采用圖2方法和靜態(tài)成簇方法系統(tǒng)能效對比。
【具體實施方式】
[0015]為了便于了解本發(fā)明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明如下。本實施例的主要目的，是提供一種多基站協(xié)作的低復雜度動態(tài)成簇方法，使得系統(tǒng)能夠根據(jù)用戶信道狀態(tài)信息的變化，以較低的復雜度使基站快速成簇，以提高系統(tǒng)的能效。
[0016]如圖1所示，考慮一個兩圈共19個小區(qū)的的蜂窩系統(tǒng)，為了成簇方便，去掉邊上的一個小區(qū)，只考慮其中的18個小區(qū)。小區(qū)半徑為500米，基站和用戶都為單天線，每個基站處于小區(qū)中心位置。用戶在每個小區(qū)均勻分布，在每個調度時隙，每個小區(qū)輪詢調度一個用戶進行服務。
[0017]根據(jù)用戶的信道狀態(tài)信息，計算信道狀態(tài)信息范數(shù)，求出信道范數(shù)互信息矩陣，選擇信道范數(shù)互信息最大的基站作為主導基站，主導基站決定簇內剩余基站的選擇，直到新的簇形成。如圖2所示，本實施例的接入方法具體包括以下步驟:
步驟100:初始化接入方法的參數(shù)，包括總數(shù)為18個基站的候選基站集合，每個基站的位置，每個小區(qū)內用戶的分布，用戶到基站的距離；步驟101:根據(jù)每個調度時隙調度的用戶計算基站i到用戶j的信道狀態(tài)信息hij ；步驟102:根據(jù)信道狀態(tài)信息計算基站m相對基站η的信道范數(shù)互信息fmn。如果m 古 n, fmn = | hmn | '2+ | hnm | -2 ;如果 m=n，fmn=0;
步驟103:從候選基站集中選擇信道范數(shù)互信息最大的基站作為簇的主導基站，從候選基站集中刪除選定的主導基站；
步驟104::根據(jù)候選集中基站對主導基站信道范數(shù)互信息的大小降序排列，選取信道范數(shù)信息最大的用戶所在小區(qū)基站納入簇，從候選基站集中刪除選定的基站；。
[0018]步驟105:判斷一個新的簇是否形成。如果形成，轉到步驟106 ;否則，轉到步驟104.步驟106:判斷候選基站集是否為空。如果不為空，轉移到步驟103;否則，結束。
[0019]如圖3所示為當每個基站的發(fā)送功率為20瓦時，提出的動態(tài)成簇方法和靜態(tài)成簇方法在不同簇類型時系統(tǒng)的能效。從圖中可以看出，本實施例多基站協(xié)作的低復雜度動態(tài)成簇方法在性能上比靜態(tài)成簇方法要好，同時計算的復雜度也比較低。
[0020]在本實施例中，能夠根據(jù)用戶信道狀態(tài)信息的變化，動態(tài)地調整基站成簇結果，有效地提高系統(tǒng)能效；只需相對信道信息的大小，對信道狀態(tài)信息的反饋精度不敏感，可降低系統(tǒng)的反饋開銷；并具有較低的計算復雜度。
[0021]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
【權利要求】
1.一種多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法，用于將系統(tǒng)中的基站根據(jù)用戶信道變化分成不同的簇，其特征是，包括以下步驟: 步驟100:參數(shù)初始化，所述參數(shù)包括候選基站的集合、每個調度時隙每個小區(qū)用戶的位置、及用戶到各基站的距離； 步驟101:計算每個基站到所有調度用戶的信道狀態(tài)，并計算對應的信道狀態(tài)信息范數(shù)； 步驟102:根據(jù)所述信道狀態(tài)信息范數(shù)計算信道范數(shù)互信息矩陣； 步驟103:選擇所述信道范數(shù)互信息最大的基站作為主導基站，將所述主導基站從候選基站集中刪除； 步驟104:根據(jù)所述候選基站集中基站對主導基站信道范數(shù)互信息的大小進行降序排列，選擇相對主導基站信道范數(shù)互信息最大的基站納入簇內，將所選擇的基站從所述候選基站集中刪除； 步驟105:判斷一個新的簇是否形成，如果形成，轉到步驟106 ;否則，轉到步驟104 ； 步驟106:判斷候選基站集是否為空，如果不為空，轉移到步驟103 ;否則，結束。
2.根據(jù)權利要求1所述的多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法，其特征是，步驟100中所述的每個時隙每個小區(qū)用戶，是指在每個調度時隙內，對每個小區(qū)的用戶進行輪流調度，每個時隙內每個小區(qū)只有一個用戶接受服務。
3.根據(jù)權利要求2所述的多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法，其特征是，步驟101中所述的信道狀態(tài)信息范數(shù)，是對每個基站到用戶的復數(shù)信道狀態(tài)信息取模后進行平方。
4.根據(jù)權利要求3所述的多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法，其特征是，步驟102中，信道范數(shù)互信息矩陣是指兩個基站到對方用戶的信道狀態(tài)信息范數(shù)的和。
5.根據(jù)權利要求1所述的多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法，其特征是，步驟103中，主導基站是指每個簇中的第一個基站。
6.根據(jù)權利要求1所述的多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法，其特征是，步驟104和105之后，將形成新的簇內的基站從所述候選基站集中刪除。
7.根據(jù)權利要求6所述的多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法，對剩余基站候選集，按步驟106進行判斷，其特征是，當系統(tǒng)所有簇形成后，所述候選基站集為空。
8.根據(jù)權利要求1所述的多基站協(xié)作的動態(tài)成簇方法，其特征是，每個基站只能屬于一個簇，即簇之間沒有交集。
【文檔編號】H04W24/02GK103458442SQ201310418985
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月16日 優(yōu)先權日:2013年9月16日
【發(fā)明者】朱珍超, 孟超 申請人:東南大學