本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域，特別的，本發(fā)明是用于下一代移動通信系統(tǒng)（LTE/LTE-Advanced）中毫微微小區(qū)（Femtocell）的一種優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)選擇的方法。

背景技術(shù)：

隨著近幾年通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界進入大數(shù)據(jù)(Big Data)時代。PicoChip調(diào)查研究表明，70%移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)生在室內(nèi)，歐洲20%~40%、美國40%~50%、中國60%的移動電話通話發(fā)生在室內(nèi)，因此良好的室內(nèi)覆蓋是移動通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。在現(xiàn)有的移動服務(wù)中由于墻壁引起的損耗使室內(nèi)信號覆蓋較差，基站覆蓋面小、建設(shè)困難等問題，家庭基站(femtocell)應(yīng)運而生。經(jīng)研究表明，在目前布設(shè)的Femtocell網(wǎng)絡(luò)中，有80%的用戶是商業(yè)用戶, 商業(yè)用戶注重穩(wěn)定，快速和便利的無線網(wǎng)絡(luò)，對于蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋的需求更實際，對于網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的提升可以支付相應(yīng)的成本。此外，picoChip市場總監(jiān)Andy Gothard從技術(shù)和經(jīng)濟效益角度分析，femtocell可更有效地使LTE網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)高速傳輸且可大幅降低數(shù)據(jù)傳輸成本。因此femtocell具有更高的商業(yè)價值和市場前景，是目前主流4G網(wǎng)絡(luò)（LTE）所不可或缺的東西。Femtocell用來滿足未來移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)爆炸式的需求具有很強的應(yīng)用、市場前景。

Femtocell,也被稱為Home eNodeB(HeNB)，它在繼承了LTE網(wǎng)絡(luò)下基站eNB的絕大部分優(yōu)點的同時，還擁有功率小、即插即用、價格便宜等優(yōu)勢。盡管HeNB具有非常廣闊的發(fā)展前景，但它的引入不可避免地會對現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，例如在提升網(wǎng)絡(luò)性能的同時帶來嚴(yán)重的干擾；并且由于毫微微網(wǎng)絡(luò)在LTE-Advanced系統(tǒng)中的大量部署以及毫微微基站安裝位置的隨意性，毫微微基站與宏基站之間的移動性管理問題尤為突出。

在網(wǎng)絡(luò)選擇方面，目前存在的方法并不多且存在一些弊端。本項目通過分析毫微微網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展現(xiàn)狀，以降低切換概率、減少信令開銷為目的，將異構(gòu)雙層網(wǎng)絡(luò)中的移動性切換問題作為研究重點。本網(wǎng)絡(luò)選擇方法，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)選擇的延遲和準(zhǔn)確性，又降低了核心網(wǎng)的吞吐量和傳輸成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在針對現(xiàn)有毫微微網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)選擇模糊、切換延時高等問題，提出了一種基于用戶凈效用的網(wǎng)絡(luò)選擇方法，該方法能有效的降低成本和傳輸時延。

為了實現(xiàn)上述目的，解決相應(yīng)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種毫微微小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)選擇方案：

步驟1：初始化能量效用參數(shù) 及分層用戶分配系數(shù)和；

步驟2：根據(jù)家庭基站與宏基站的架構(gòu)設(shè)定綜合容量；

步驟3：根據(jù)所處的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況確定該用戶的凈效用；

步驟4：通過識別反饋的本用戶凈效用與反饋的該區(qū)域中所有用戶的平均凈效用來確定下一步操作；

步驟5：若百分比小于一隨機函數(shù)時則為該用戶選擇該區(qū)域下的另一個網(wǎng)絡(luò)，否則不為其更換所處網(wǎng)絡(luò)；

步驟6：遍歷所有的用戶且不重復(fù)，重復(fù)步驟3，4，5直至遍歷完成，此時確定所有用戶的網(wǎng)絡(luò)選擇最優(yōu)化方式。

在步驟1中，能量效率參數(shù)由能量效率函數(shù)決定。。其中，為傳輸能量消耗，為根據(jù)峰均比、射頻等系數(shù)確定的參數(shù)值；，為靜態(tài)能量消耗，為每單元輸出的動態(tài)能量消耗，R為數(shù)據(jù)傳輸速率。分層用戶分配系數(shù)和根據(jù)所假設(shè)的用戶數(shù)量以及家庭基站與宏基站的層級和分布所確定。

在步驟2中，綜合考慮基站數(shù)量及層級以及各區(qū)域用戶數(shù)量 確定的綜合容量。

在步驟3中，凈效用函數(shù)公式，其中為i區(qū)域中選擇a’網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)。

在步驟4中，平均凈效用公式為，式中為a區(qū)域中當(dāng)前總用戶數(shù)量。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的技術(shù)方案中通過隨機選取確定范圍內(nèi)的一個用戶，根據(jù)設(shè)定的整個家庭基站與宏基站的架構(gòu)及所處的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況分析該用戶的凈效用（引用能量效用參數(shù)），將該用戶的凈效用與此時情況下該區(qū)域中所有用戶的平均凈效用作比較，并判斷是否需要為該用戶選擇該區(qū)域下的其他網(wǎng)絡(luò)，直至確定所有用戶的網(wǎng)絡(luò)選擇達到最優(yōu)化方式。可有效的優(yōu)化毫微微小區(qū)與宏小區(qū)之間的移動性管理問題。

下面通過附圖和具體實施實施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進行進一步的闡述。

附圖說明

為了更加清晰的闡述本發(fā)明的實施例和現(xiàn)有的技術(shù)方案，下面將本發(fā)明的技術(shù)方案說明附圖和現(xiàn)有技術(shù)描述中用到的說明附圖做簡單的介紹，顯而易見的，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可通過本附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發(fā)明實施例中包含家庭基站與宏基站的系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖2所示為本發(fā)明實施例中納什均衡點運算圖；

圖3所示為本發(fā)明實施例中不同效用函數(shù)下兩類用戶凈效用比較圖；

圖4所示為本發(fā)明實施例中在不同數(shù)量用戶下的每次連接的帶寬分析圖；

圖5所示為本發(fā)明實施例中在不同數(shù)量用戶下的每次連接花費圖；

圖6所示為本發(fā)明實施例中區(qū)域下不同用戶人數(shù)分配情況下達到納什均衡點的時間延遲圖。

具體實施方式

本發(fā)明的主要思想是，對用戶所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境進行模擬與模型仿真，在用戶選擇最佳網(wǎng)絡(luò)時，通過將該用戶的凈效用函數(shù)值（綜合能量效用參數(shù)）與區(qū)域中所有用戶的平均凈效用函數(shù)值進行比較，判斷是否需要為用戶切換網(wǎng)絡(luò)。在對區(qū)域中所有用戶進行遍歷計算后便可為所有用戶分配好最適宜的網(wǎng)絡(luò)。

圖1所示為同時包括家庭基站與宏基站同頻部署的系統(tǒng)架構(gòu)圖，其包含一個宏基站、兩個毫微微基站及其用戶。

圖2是本發(fā)明中出現(xiàn)的納什均衡點即網(wǎng)絡(luò)選擇平衡點的運算圖。上下兩圖分別是在兩個不同家庭基站覆蓋的區(qū)域內(nèi)選擇宏基站網(wǎng)絡(luò)的人數(shù)比例的變化情況，其橫坐標(biāo)為轉(zhuǎn)化次數(shù)。圖像展示了在本網(wǎng)絡(luò)選擇方法運用的前提下，通過不斷為用戶選擇合適的網(wǎng)絡(luò)（即導(dǎo)致轉(zhuǎn)化網(wǎng)絡(luò)次數(shù)的增加）從而達到穩(wěn)定的平衡點也就是納什均衡點，此時在有限區(qū)域內(nèi)的用戶達到最佳網(wǎng)絡(luò)選擇情況。

圖3是凈效用比較圖，對于目前通用的網(wǎng)絡(luò)選擇方法與本發(fā)明中提出的網(wǎng)絡(luò)選擇方法在不同人數(shù)分配情況下凈效用的圖像。凈效用通過前文的公式予以求出。

圖4、5、6是根據(jù)用戶所在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的納什均衡點對帶寬、花費等參數(shù)進行詳細(xì)的比較分析。