本發(fā)明屬于移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用戶與基站之間的數(shù)據(jù)傳輸方法。

背景技術(shù)：

隨著無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)量的不斷增加及用戶所需數(shù)據(jù)速率的不斷提高，無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，巨大的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和較多的無(wú)線設(shè)備造成了巨大的能量消耗，這嚴(yán)重違背了目前所提出的綠色網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)，而其中基站的能量消耗在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能耗中占主要部分。因此，在宏基站覆蓋范圍內(nèi)密集部署低功耗、高容量的小基站成為在滿足用戶所需服務(wù)質(zhì)量(QoS)的同時(shí)降低能耗的主要方式。

在引入小基站以達(dá)到降低能耗目的的同時(shí)，由于小基站的發(fā)射功率較小，若依然采取傳統(tǒng)的根據(jù)RSP(received signal power，接收信號(hào)強(qiáng)度)的關(guān)聯(lián)方案會(huì)使大多數(shù)用戶依然選擇關(guān)聯(lián)宏基站，從而造成資源浪費(fèi)，因此出現(xiàn)了如BRSP(biased-RSP)的用戶關(guān)聯(lián)方式以均衡宏基站和小基站的負(fù)載。

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的基站通常是按照巔峰時(shí)期用戶所需的QoS進(jìn)行部署的，而用戶業(yè)務(wù)在時(shí)間和空間上均呈現(xiàn)不均勻性，這顯然會(huì)造成輕負(fù)載時(shí)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源和能量資源的浪費(fèi)。故當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載較低時(shí)，關(guān)閉某些基站是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)能的重要方式。

現(xiàn)有技術(shù)提出了一種在滿足網(wǎng)絡(luò)中開(kāi)啟基站不超載前提下的基站關(guān)斷方法，該方法只需要保證在當(dāng)前基站關(guān)閉后，網(wǎng)絡(luò)中其他基站不會(huì)超載，就可以執(zhí)行關(guān)斷決策，關(guān)閉基站下的用戶按照BRSP的方式重新關(guān)聯(lián)基站，從而可以在很大程度上節(jié)約能耗。

發(fā)明人在研究現(xiàn)有技術(shù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其存在如下缺點(diǎn)：

密集網(wǎng)絡(luò)下基站數(shù)目較多，基站間的干擾嚴(yán)重，且執(zhí)行基站關(guān)斷機(jī)制的復(fù)雜度較高；另外，當(dāng)前基站關(guān)閉后，若只考慮開(kāi)啟基站不會(huì)超載這一個(gè)因素，當(dāng)前基站下用戶重新關(guān)聯(lián)到其它開(kāi)啟基站后的QoS很難保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用戶與基站之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，能夠在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下節(jié)約網(wǎng)絡(luò)能耗。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用戶與基站之間的數(shù)據(jù)傳輸方法，所述方法包括：

網(wǎng)絡(luò)中新到達(dá)的用戶根據(jù)基站廣播信息選擇最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站；其中，所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站能使基站的平均時(shí)延和平均能耗達(dá)到最??；所述基站廣播信息包括：基站的負(fù)載信息、基站的信號(hào)強(qiáng)度信息以及基站所能提供的可達(dá)速率信息；

其中，所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站按照下述方式確定：

將所述負(fù)載信息、信號(hào)強(qiáng)度信息以及可達(dá)速率信息按照預(yù)設(shè)規(guī)則聯(lián)合為一個(gè)數(shù)值；

根據(jù)所述數(shù)值的大小，將網(wǎng)絡(luò)中開(kāi)啟的基站在各用戶端進(jìn)行排序，其中優(yōu)先級(jí)最高的基站即為所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站。

進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)規(guī)則為：

按照下述公式確定用戶的最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站：

其中，i(x)表示用戶的最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站，x表示用戶的位置，ρ_b表示基站的負(fù)載信息、P_b表示基站的信號(hào)強(qiáng)度信息，s_b(x)表示基站所能提供的可達(dá)速率信息，η和χ_b為預(yù)設(shè)常量，b表示基站，B_on表示基站群，A表示用戶群。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：

收集基站的位置和負(fù)載信息；

計(jì)算基站間的距離和負(fù)載差值；

將相互之間的距離以及負(fù)載差值滿足預(yù)設(shè)條件的基站分到同一個(gè)簇中。

進(jìn)一步地，所述方法還包括：

在簇內(nèi)，根據(jù)每個(gè)基站的影響因子進(jìn)行基站關(guān)斷決策；

驗(yàn)證基站關(guān)閉的負(fù)載限制條件和中斷概率限制條件；

關(guān)閉基站下的用戶選擇簇內(nèi)次優(yōu)關(guān)聯(lián)基站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

當(dāng)每個(gè)簇中均不存在滿足關(guān)閉要求的基站時(shí)，重新收集基站間的距離和負(fù)載信息并進(jìn)行重新分簇，直到網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。

進(jìn)一步地，按照下述公式確定所述簇內(nèi)每個(gè)基站的影響因子：

其中，F(xiàn)_b表示基站b的影響因子，ρ_m表示基站m的負(fù)載信息，ρ_b→m表示關(guān)閉基站b，開(kāi)啟基站m所引起的負(fù)載變化信息，表示處于開(kāi)啟狀態(tài)的基站群，表示除基站b以外的處于開(kāi)啟狀態(tài)的基站群。

進(jìn)一步地，所述基站關(guān)斷決策為：

選取簇內(nèi)影響因子最小的基站作為待關(guān)閉基站。

進(jìn)一步地，所述負(fù)載限制條件為：

保證簇內(nèi)預(yù)設(shè)基站關(guān)閉后，其它基站的負(fù)載不會(huì)超過(guò)負(fù)載門(mén)限值；

所述中斷概率限制條件為：

保證當(dāng)前基站關(guān)閉后，其下用戶的簇內(nèi)次優(yōu)關(guān)聯(lián)基站帶來(lái)的平均中斷概率不會(huì)超過(guò)預(yù)設(shè)中斷概率門(mén)限值。

進(jìn)一步地，所述負(fù)載門(mén)限值為：

其中，ρ^th表示所述負(fù)載門(mén)限值，P_n表示待開(kāi)啟的基站n的發(fā)射功率，P_b表示待關(guān)閉的基站b的發(fā)射功率，表示待關(guān)閉的基站b的基本功耗，η、χ_n、χ_b均為預(yù)設(shè)常量。

進(jìn)一步地，所述簇內(nèi)次優(yōu)關(guān)聯(lián)基站按照下述方式確定：

在所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站關(guān)閉后，根據(jù)最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站的選取方式在簇內(nèi)開(kāi)啟的基站中選取用戶的關(guān)聯(lián)基站，并將選取出的關(guān)聯(lián)基站作為所述簇內(nèi)次優(yōu)關(guān)聯(lián)基站。

進(jìn)一步地，所述網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定包括：

重新分簇后網(wǎng)絡(luò)中的基站均不能達(dá)到所述負(fù)載限制條件或中斷概率限制條件，并且網(wǎng)絡(luò)中不存在可以關(guān)閉的基站。

本發(fā)明的有益效果在于：

網(wǎng)絡(luò)中新到達(dá)的用戶可以根據(jù)基站廣播信息選擇使得基站的平均時(shí)延和平均功耗聯(lián)合最小的關(guān)聯(lián)方案。本發(fā)明通過(guò)在簇內(nèi)采用正交資源分配方式可以有效消除干擾。在此基礎(chǔ)上，和現(xiàn)有節(jié)能方法相比，本發(fā)明簇內(nèi)節(jié)能方法的復(fù)雜度較低。關(guān)閉基站下的用戶在簇內(nèi)采用最優(yōu)關(guān)聯(lián)方法進(jìn)行重新關(guān)聯(lián)，當(dāng)簇內(nèi)不存在可關(guān)閉基站時(shí)采用分簇方法進(jìn)行重新分簇，從而可以在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下達(dá)到了降低能耗的目的。

附圖說(shuō)明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明：

圖1為密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的分簇結(jié)果示意圖；

圖2為用戶到達(dá)后根據(jù)最優(yōu)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則排隊(duì)的示意圖；

圖3為分簇方法流程圖；

圖4為簇內(nèi)節(jié)能方法流程圖；

圖5為三種方法循環(huán)調(diào)用的總示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明研究場(chǎng)景示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，宏基站覆蓋范圍內(nèi)密集部署小基站以滿足巔峰時(shí)期用戶的服務(wù)質(zhì)量，因基站密集部署造成基站間干擾嚴(yán)重，且現(xiàn)有節(jié)能機(jī)制隨著基站數(shù)目的增加呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)，故網(wǎng)絡(luò)按照本發(fā)明提供的方法將網(wǎng)絡(luò)中的基站分成了若干個(gè)簇。

本發(fā)明的用戶與基站之間的數(shù)據(jù)傳輸方法可以拆分為三個(gè)方面，一方面是用戶關(guān)聯(lián)方法，一方面是分簇方法，另一方面為簇內(nèi)節(jié)能方法。

參見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明用戶關(guān)聯(lián)方法示意圖。新用戶到達(dá)網(wǎng)絡(luò)后，根據(jù)基站廣播的負(fù)載信息，信號(hào)強(qiáng)度信息以及可提供的可達(dá)速率信息，根據(jù)最優(yōu)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則選取最優(yōu)基站進(jìn)行用戶關(guān)聯(lián)，并在所關(guān)聯(lián)基站下排隊(duì)等待服務(wù)，所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則可以實(shí)現(xiàn)基站平均時(shí)延和平均能耗的聯(lián)合最小化。具體地，網(wǎng)絡(luò)中新到達(dá)的用戶根據(jù)基站廣播信息選擇最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站；其中，所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站能使基站的平均時(shí)延和平均能耗達(dá)到最??；所述基站廣播信息包括：基站的負(fù)載信息、基站的信號(hào)強(qiáng)度信息以及基站所能提供的可達(dá)速率信息。

在本實(shí)施方式中，所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站按照下述方式確定：

將所述負(fù)載信息、信號(hào)強(qiáng)度信息以及可達(dá)速率信息按照預(yù)設(shè)規(guī)則聯(lián)合為一個(gè)數(shù)值；

根據(jù)所述數(shù)值的大小，將網(wǎng)絡(luò)中開(kāi)啟的基站在各用戶端進(jìn)行排序，其中優(yōu)先級(jí)最高的基站即為所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站。

其中，所述預(yù)設(shè)規(guī)則為：

按照下述公式確定用戶的最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站：

其中，i(x)表示用戶的最優(yōu)關(guān)聯(lián)基站，x表示用戶的位置，ρ_b表示基站的負(fù)載信息、P_b表示基站的信號(hào)強(qiáng)度信息，s_b(x)表示基站所能提供的可達(dá)速率信息，η和χ_b為預(yù)設(shè)常量，b表示基站，B_on表示基站群，A表示用戶群。

參見(jiàn)圖3，圖3為本發(fā)明的分簇方法流程圖，步驟如下：

步驟301：收集網(wǎng)絡(luò)中各基站的位置和負(fù)載信息；

步驟302：計(jì)算出基站間的距離和負(fù)載差值；

步驟303：將相互之間的距離以及負(fù)載差值滿足預(yù)設(shè)條件的基站分到同一個(gè)簇中，具體地可以將距離較近、負(fù)載差值較小的基站分到同一個(gè)簇中；

步驟304：判斷分簇后網(wǎng)絡(luò)中是否存在可以關(guān)閉基站，若存在，則在本發(fā)明的簇內(nèi)節(jié)能方法執(zhí)行完畢后，回到步驟301進(jìn)行重新分簇，若不存在，則表示網(wǎng)絡(luò)趨于穩(wěn)定，不再重新分簇。

參見(jiàn)圖4，圖4為本發(fā)明的簇內(nèi)節(jié)能方法示意圖，步驟如下：

步驟401：調(diào)用公式：計(jì)算得到簇內(nèi)每個(gè)基站的影響因子；其中，F(xiàn)_b表示基站b的影響因子，ρ_m表示基站m的負(fù)載信息，ρ_b→m表示關(guān)閉基站b，開(kāi)啟基站m所引起的負(fù)載變化信息，表示處于開(kāi)啟狀態(tài)的基站群，表示除基站b以外的處于開(kāi)啟狀態(tài)的基站群；

步驟402：調(diào)用公式：選取影響因子最小的基站為待關(guān)閉基站；

步驟403：調(diào)用公式：得到負(fù)載門(mén)限值，判斷簇內(nèi)開(kāi)啟基站的負(fù)載限制條件及待關(guān)閉基站下用戶的中斷概率限制條件；其中，ρ^th表示所述負(fù)載門(mén)限值，P_n表示待開(kāi)啟的基站n的發(fā)射功率，P_b表示待關(guān)閉的基站b的發(fā)射功率，表示待關(guān)閉的基站b的基本功耗，η、χ_n、χ_b均為預(yù)設(shè)常量；

步驟404：判定兩個(gè)基站關(guān)閉的限制條件是否滿足，若滿足，待關(guān)閉基站關(guān)閉，其下用戶選取簇內(nèi)次優(yōu)基站進(jìn)行關(guān)聯(lián)；若不滿足，根據(jù)影響因子繼續(xù)選取下一個(gè)待關(guān)閉基站，并回到步驟403進(jìn)行限制條件判定；

步驟405：判斷簇內(nèi)是否還存在可關(guān)閉基站，若存在，回到步驟2繼續(xù)執(zhí)行，若不存在，則終止此流程。

其中，所述負(fù)載限制條件為：

保證簇內(nèi)預(yù)設(shè)基站關(guān)閉后，其它基站的負(fù)載不會(huì)超過(guò)負(fù)載門(mén)限值；

所述中斷概率限制條件為：

保證當(dāng)前基站關(guān)閉后，其下用戶的簇內(nèi)次優(yōu)關(guān)聯(lián)基站帶來(lái)的平均中斷概率不會(huì)超過(guò)預(yù)設(shè)中斷概率門(mén)限值。

參見(jiàn)圖5，圖5為三種方法循環(huán)調(diào)用的總示意圖，步驟如下：

步驟501：基站廣播負(fù)載信息，信號(hào)強(qiáng)度信息以及可提供的可達(dá)速率信息，新到達(dá)用戶根據(jù)本發(fā)明提供的最優(yōu)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)基站；

步驟502：根據(jù)基站位置信息及基站廣播的負(fù)載信息，網(wǎng)絡(luò)按照本發(fā)明提供的分簇方法對(duì)基站進(jìn)行分簇；

步驟503：根據(jù)基站廣播的負(fù)載信息，每個(gè)簇按照本發(fā)明提供的簇內(nèi)節(jié)能方法進(jìn)行基站關(guān)斷決策，關(guān)閉基站下的用戶根據(jù)所述最優(yōu)關(guān)聯(lián)準(zhǔn)則在簇內(nèi)選取次優(yōu)基站，當(dāng)簇內(nèi)不存在可關(guān)閉基站則回到步驟502進(jìn)行重新分簇，若重新分簇后依然不存在可關(guān)閉基站，則網(wǎng)絡(luò)處于穩(wěn)定狀態(tài)，終止流程。

本發(fā)明的有益效果在于：

網(wǎng)絡(luò)中新到達(dá)的用戶可以根據(jù)基站廣播信息選擇使得基站的平均時(shí)延和平均功耗聯(lián)合最小的關(guān)聯(lián)方案。本發(fā)明通過(guò)在簇內(nèi)采用正交資源分配方式可以有效消除干擾。在此基礎(chǔ)上，和現(xiàn)有節(jié)能方法相比，本發(fā)明簇內(nèi)節(jié)能方法的復(fù)雜度較低。關(guān)閉基站下的用戶在簇內(nèi)采用最優(yōu)關(guān)聯(lián)方法進(jìn)行重新關(guān)聯(lián)，當(dāng)簇內(nèi)不存在可關(guān)閉基站時(shí)采用分簇方法進(jìn)行重新分簇，從而可以在保證用戶服務(wù)質(zhì)量的前提下達(dá)到了降低能耗的目的。

最后說(shuō)明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。