一種分層異構(gòu)環(huán)境下picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法
【專利摘要】本發(fā)明介紹了一種分層異構(gòu)環(huán)境下picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法。方法的步驟如下：首先對研究范圍內(nèi)的移動基站(Mobile Base Station，MBS)、picocell網(wǎng)基站(Picocell Base Station，PBS)建立坐標(biāo)系、定位；其次對各基站進行干擾、負載分析計算；然后采用螢火蟲算法逐步迭代，尋找最優(yōu)導(dǎo)頻分布解。該方法旨在通過優(yōu)化宏蜂窩覆蓋觀場景下的picocell網(wǎng)絡(luò)中低功率節(jié)點的導(dǎo)頻功率來提高覆蓋能力和覆蓋范圍，抑制同頻干擾，提高能量效率，優(yōu)化覆蓋范圍，平衡移動負載。
【專利說明】-種分層異構(gòu)環(huán)境下piC〇CeΜ網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分層異構(gòu)環(huán)境下Picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法，屬于移動通信

【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 移動寬帶服務(wù)的爆炸性增長，刺激了人們對無線網(wǎng)絡(luò)更進一步的需求。我們所認 知的理論上的立體異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（HetNet)技術(shù)是建立在先進的LTE系統(tǒng)學(xué)術(shù)環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)之上 的，通過覆蓋宏觀場景中的調(diào)節(jié)低功率節(jié)點來提高覆蓋能力和覆蓋范圍。在立體異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 中，必須采取一些措施來抑制同頻干擾，提高能量效率，優(yōu)化覆蓋范圍，平衡移動負載。
[0003] 如今，網(wǎng)絡(luò)通信密度與從前有了很大的變化，一些熱點將會有很重的負載。這些負 載對網(wǎng)絡(luò)有以下幾個不好的影響，會導(dǎo)致大范圍的通話阻塞，例如掉話或是低質(zhì)量的數(shù)據(jù) 會話。解決問題的方法之一就是通過調(diào)整導(dǎo)頻功率大小來平衡多層網(wǎng)絡(luò)中的鏈路負載。
[0004] 從商業(yè)環(huán)境中的picocell網(wǎng)配置來說，一組picocell同時被調(diào)度，給大型建筑 或是校園提供連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋。在這種情況下的覆蓋域的最優(yōu)化要求完全不同于住宅 picocell 網(wǎng)。
[0005] 本專利呈現(xiàn)的分布式聯(lián)合優(yōu)化算法前提是每個BS中是獨立工作的，致力于平衡 用戶負載和最小化覆蓋重疊范圍。通過模擬現(xiàn)實商業(yè)場景，證實了這種方式的有效性，在這 種場景中模擬應(yīng)用各種信道和用戶移動性模型。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是在多層無線蜂窩網(wǎng)環(huán)境下提供一種分層異構(gòu)環(huán)境下通 過螢火蟲算法來設(shè)計picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻，該方法能夠提高導(dǎo)頻資源利用率，均衡網(wǎng)絡(luò)間 負載并降網(wǎng)絡(luò)重疊和漏洞。
[0007] 技術(shù)方案：本發(fā)明是一種分層異構(gòu)環(huán)境下picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法，它包括 有三個過程：獲取蜂窩網(wǎng)參數(shù)，計算目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化和分配導(dǎo)頻功率：
[0008] 步驟1 :獲取蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)：得到網(wǎng)絡(luò)中MBS、PBS節(jié)點坐標(biāo)參數(shù)，建立合理的位置系 統(tǒng)，接收其他各項參數(shù)，設(shè)定所有信道關(guān)于Picocell和宏蜂窩在下行鏈路中完美正交；
[0009] 步驟2 :設(shè)計蜂窩網(wǎng)目標(biāo)函數(shù)：本發(fā)明中研究在共享同頻率信道的擁有一個MBS和 一組PBS的兩層蜂窩網(wǎng)，導(dǎo)頻功率支配著PBS的覆蓋范圍，也影響接入終端數(shù)量，由覆蓋范 圍、業(yè)務(wù)強度等計算導(dǎo)頻功率的目標(biāo)函數(shù)，只有當(dāng)導(dǎo)頻功率大于一定額度時，才能使得網(wǎng)絡(luò) 中被覆蓋的網(wǎng)格達到要求的比例，通過改變導(dǎo)頻信道功率使其滿足所要求的目標(biāo)。先計算 PBS之間的噪聲干擾，再計算類型都能滿足所需要的功率大小，導(dǎo)頻功率能夠覆蓋的范圍， 確定移動設(shè)備能夠平滑切換的比例等數(shù)學(xué)模型；
[0010] 步驟3 :優(yōu)化和分配導(dǎo)頻功率：在滿足網(wǎng)絡(luò)平衡要求的前提下，通過螢火蟲算法， 計算多個滿足條件的導(dǎo)頻功率，選擇比例最優(yōu)解，更新熒光素后再次進行迭代，步步逼近尋 找最優(yōu)解，真正意義上的達到資源的最優(yōu)化利用。在網(wǎng)絡(luò)中通過逐步逼近局部最優(yōu)解的螢 火蟲算法，在保證限制和蜂窩網(wǎng)的水平切換能力的同時最大化瓶頸蜂窩的容量，也就是在 蜂窩中的逐步尋找最優(yōu)的Qi值。
[0011] 所述的步驟1中，獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括兩個過程：
[0012] (1)獲取各個PBS、MBS的位置定位以及原始參數(shù)：
[0013] 由一系列的網(wǎng)格J= {1，2···，Ν}構(gòu)成本發(fā)明的服務(wù)區(qū)域，用來預(yù)測或測量信號傳 輸?shù)模患僭O(shè)信號的傳遞在整個網(wǎng)格中是一樣的，令I(lǐng) = {1，2,…，Μ}代表一系列的picocell 基站，對于Picocell 1，用Pi代表整個傳輸功率，Xi代表導(dǎo)頻功率，分別用

【權(quán)利要求】
1. 一種分層異構(gòu)環(huán)境下Picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法，其特征在于包括如下過程： 步驟1 :獲取蜂窩網(wǎng)數(shù)據(jù)：得到網(wǎng)絡(luò)中MBS、PBS節(jié)點坐標(biāo)參數(shù)，建立位置系統(tǒng)，接收各項 參數(shù)，設(shè)定所有信道達到關(guān)于Picocell和宏蜂窩在下行鏈路中完美正交； 步驟2 :設(shè)計蜂窩網(wǎng)目標(biāo)函數(shù)：先計算PBS之間的噪聲干擾，再計算能滿足所需要的功 率大小，一定導(dǎo)頻功率能夠覆蓋的范圍，確定移動設(shè)備能夠平滑切換的比例等數(shù)學(xué)模型； 步驟3 :優(yōu)化和分配導(dǎo)頻功率：在網(wǎng)絡(luò)中通過逐步逼近局部最優(yōu)解的螢火蟲算法，在保 證限制和蜂窩網(wǎng)的水平切換能力的同時最大化瓶頸蜂窩的容量，也就是在蜂窩中的逐步尋 找最優(yōu)的Qi值。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層異構(gòu)環(huán)境下picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法，其特征 在于所述的步驟1中，獲取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括兩個過程： (1) 獲取各個PBS、MBS的位置定位以及原始參數(shù)： 由一系列的網(wǎng)格J= {1，2…，N}組成本發(fā)明的服務(wù)區(qū)域，用來預(yù)測或測量信號傳輸?shù)模?假設(shè)信號的傳遞在整個網(wǎng)格中是一樣的，令I(lǐng)=U，2, --?，M}代表一系列的picocell基站 點，對于picocell1，用匕代表整個傳輸功率，Xi代表導(dǎo)頻功率，分別用和Cax代表導(dǎo) 頻功率的上下限；同樣，對k個MBS，$￥和巧分別代表導(dǎo)頻功率和總傳輸功率；簡化信道， 使得所有信道都關(guān)于Picocell和宏蜂窩在下行鏈路中完美正交； (2) 根據(jù)已知參數(shù)，設(shè)計關(guān)于導(dǎo)頻功率影響通信系統(tǒng)各項指標(biāo)的目標(biāo)函數(shù)％。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層異構(gòu)環(huán)境下picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法，其特征 在于所述的步驟1中，計算目標(biāo)函數(shù)的步驟包括2點： (1) 關(guān)于PBS的覆蓋半徑Rfi的計算； (2) 導(dǎo)頻設(shè)計的目標(biāo)函數(shù)的計算： 用XiR表蜂窩i的導(dǎo)頻功率，為了評估在picocelli中的下行鏈路容量，用可用功 率資源和在網(wǎng)格j中所有類型的服務(wù)的功率消耗的比值，也就是，每個蜂窩網(wǎng)格 B(i，j)的容量比Qi,。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分層異構(gòu)環(huán)境下picocell網(wǎng)優(yōu)化導(dǎo)頻設(shè)計方法，其特征 在于所述的步驟1中，優(yōu)化和分配導(dǎo)頻功率主要有以下3點目標(biāo)： (1) 在picocell組中，在滿足雇主對于規(guī)定覆蓋域的要求和服務(wù)的前提下，使得 picocell覆蓋漏洞最??； (2) 平衡組中的picocell網(wǎng)來保證不超負載和未充分利用； (3) 在滿足（1) (2)前提下，最小化導(dǎo)頻功率Tx，也就是說，減小PBS之間的重疊域，同 時，導(dǎo)頻信號應(yīng)當(dāng)能夠在一定的重疊域中平滑傳遞。
【文檔編號】H04W28/08GK104244327SQ201410439222
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】朱曉榮, 朱蔚然, 王勇, 朱洪波 申請人:南京郵電大學(xué)