多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是多層異構(gòu)無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一 種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著移動互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，數(shù)據(jù)流量增長爆發(fā)，用戶對網(wǎng)絡(luò)體驗提出了更高的 需求，多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)（HeterogeneousNetwork，HetNet)應(yīng)運而生。相比于傳統(tǒng)單層網(wǎng)絡(luò)， 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中包含了不同種類的接入節(jié)點，包括宏蜂窩基站和各種小蜂窩基站，面對不同的 節(jié)點，用戶選擇哪個基站接入得到服務(wù)更為合理，成為多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)之一，因為 傳統(tǒng)的針對單層網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的小區(qū)選擇準(zhǔn)則將不再適用于多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
[0003] 在單層網(wǎng)絡(luò)中，普遍采用基于最大信噪比（SignaltoInterferenceandNoise Ratio,SINR)的小區(qū)選擇方法，該方法使得用戶選擇接入給自己提供最大SINR的基站來獲 得服務(wù)。這樣的選擇準(zhǔn)則只適用于業(yè)務(wù)均勻分布，且各小區(qū)基站功率相持平的單層網(wǎng)絡(luò)。在 多層立體異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，各個小區(qū)基站下行發(fā)射功率不同，基于最大信噪比的小區(qū)選擇方法 會導(dǎo)致大功率基站過載，而小功率基站利用不完全，引起嚴(yán)重的負(fù)載不均衡問題。
[0004] 除此之外，隨著"綠色通信"概念地提出，多層立體異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)選擇方法還 應(yīng)考慮能量利用效率（EnergyEfficiency，EE)，用戶在選擇小區(qū)時，除了考慮自身的需求 外，還需要考慮接入基站后能充分利用該基站提供的能量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方 法，該方法能綜合考慮用戶要求的SINR，小區(qū)的可用資源以及用戶對能量的利用效率。
[0006] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟一：用戶計算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息上報給其備 選基站列表中的所有基站；步驟二：所有基站共享各自的基本信息和用戶上報的信息；步 驟三：基站每次挑選選擇自由度最小的用戶并根據(jù)所設(shè)計的新準(zhǔn)則確定該用戶選擇的小 區(qū)；步驟四：基站更新原有的備選基站列表和選擇自由度信息；步驟五：循環(huán)執(zhí)行步驟三和 步驟四，直到每個用戶都選擇了接入小區(qū)。
[0009] 進(jìn)一步，步驟一中，用戶計算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息 上報給其備選基站列表中的所有基站，具體包括：
[0010] 1)用戶U接收來自各個基站（BSpBS2,BS3, ...，BSN)的參考信號，并通過接收參 考信號功率：RSRPpRSRP2,RSRP3, . . .，RSRP^計算接入相應(yīng)的基站i時能達(dá)到的SINR值 SLViif，計算公式為：
[0011]
【主權(quán)項】
1. 一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在于：包括以下步驟： 步驟一：用戶計算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息上報給其備選基 站列表中的所有基站；步驟二：所有基站共享各自的基本信息和用戶上報的信息；步驟三： 基站每次挑選選擇自由度最小的用戶并根據(jù)所設(shè)計的新準(zhǔn)則確定該用戶選擇的小區(qū)；步驟 四：基站更新原有的備選基站列表和選擇自由度信息；步驟五：循環(huán)執(zhí)行步驟三和步驟四， 直到每個用戶都選擇了接入小區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：步驟一中，用戶計算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息上報給其備選 基站列表中的所有基站，具體包括： 1) 用戶U接收來自各個基站（BSpBS2AS3,. ..，BSN)的參考信號，并通過接收參考信號 功率：RSRP1, RSRP2, RSRP3,…，RSRP#計算接入相應(yīng)的基站i時能達(dá)到的SINR值SLVflf, 計算公式為：
其中n e {1，2,3，...，N}表示相應(yīng)基站的編號，也即相應(yīng)小區(qū)的編號，Ntl為高斯白噪聲 的功率譜密度；如果相應(yīng)的SINR能滿足用戶的要求，即，當(dāng)SiNfgf ? 寸，基站i就 能夠給用戶u提供滿足要求的服務(wù)，所以用戶u就把基站i添加到自己的備選基站列表Cu =(BS1, BS2, . . . , BS1I ； 2) 用戶u的選擇自由度Du定義為：D U= ICuI，即為備選基站個數(shù)； 3) 每個用戶將得到的備選基站列表和選擇自由度上報給各個備選基站。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：在步驟二中，所有基站共享各自的基本信息和用戶上報的信息，共享的信息具體包括兩 類：一類是各個基站的基本信息，包括該基站編號，也即小區(qū)編號n，最大可用資源數(shù)RB n _，最大負(fù)載Ln man，以及下行發(fā)射功率Pn;另一類是用戶上報的相關(guān)信息，包括用戶編號u， 及其相應(yīng)的備選基站列表C u和選擇自由度D u。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：在步驟三中，基站每次挑選選擇自由度最小的用戶并根據(jù)所設(shè)計的新準(zhǔn)則確定該用戶 選擇的小區(qū)，具體包括： 1) 各個基站共享信息后，基站將所有用戶按照用戶的選擇自由度大小非減序排列，當(dāng) 有多個用戶的選擇自由度相同時，隨機排列這多個用戶； 2) 挑排在第一位的用戶，即選擇自由度最小的用戶，綜合考慮其備選小區(qū)的可用資源， 負(fù)載以及能量利用效率，為該用戶確定接入小區(qū)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于： 步驟2)包括以下步驟： 21)首先用公式￡紀(jì)=f計算用戶u接入備選小區(qū)i的能量利用效率，其中： 杧=te此〔1 - SLVI^.) ? Sffs是用戶u的傳輸速率，傳輸資源的帶寬用Bkb表示；P/是基 站消耗的總功率，由兩部分組成，具體表示為g = 式中第一項Pi tl表示基站消耗 的固定功率，第二項中的△1是一個與基站種類有關(guān)的常數(shù)因子； 22) 根據(jù)基站的資源和負(fù)載計算權(quán)值公式如下：
其中1^表示基站i目前的負(fù)載，表示基站i的容量剩余度，是采用輪詢 ?-ijnax Lr-I 調(diào)度法時用戶獲得服務(wù)的概率； 23) 定義接入因子# = X ￡￡f，對每個用戶u，其每一個備選基站對應(yīng)一個接入因 子，用戶u將選擇接入因子最大的小區(qū)i' =BrgiImax(Qi)I ; 24) 確定用戶u的小區(qū)Γ后，標(biāo)記該用戶為已處理，并且被選擇的小區(qū)Γ反饋一個準(zhǔn) 許接入信令給用戶。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：在步驟四中，基站更新備選基站列表和選擇自由度具體包括： 1) 當(dāng)一個用戶選定了一個小區(qū)后，各小區(qū)更新自己存儲的原有相關(guān)信息，把該小區(qū)的 負(fù)載由Li更新為Li+Ι ; 2) 當(dāng)一個用戶選定了一個小區(qū)后，如果該小區(qū)恰好滿載，即更新后的負(fù)載Q+1 = Li _，意味著該小區(qū)將不能再供其他用戶選擇，檢測在未處理的用戶中是否存在該小區(qū)，如 果有，在這個用戶的備選小區(qū)列表中刪除該小區(qū)，并把這個用戶的選擇自由度由D u更新為 Du-I0
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，其特征在 于：步驟五具體包括：按照更新后的選擇自由度非減序排列未處理的用戶，當(dāng)有多個用戶 的選擇自由度相同時，隨機排列這多個用戶；按照更新后的信息計算各個未處理用戶對應(yīng) 的各個基站的選擇因子，計算方法同上述步驟三中所涉，并為用戶選定接入小區(qū)；各基站每 處理一個用戶后就更新一次所存儲的信息；處理完每個用戶后，停止結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于能效的小區(qū)選擇方法，屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟：步驟一：用戶計算自己的備選基站列表和選擇自由度信息并將該信息上報給其備選基站列表中的所有基站；步驟二：所有基站共享各自的基本信息和用戶上報的信息；步驟三：基站每次挑選選擇自由度最小的用戶并根據(jù)所設(shè)計的新準(zhǔn)則確定該用戶選擇的小區(qū)；步驟四：基站更新原有的備選基站列表和選擇自由度信息；步驟五：循環(huán)執(zhí)行步驟三和步驟四，直到每個用戶都選擇了接入小區(qū)。本方法能忽略不同基站的差異性，綜合考慮用戶的要求的SINR，基站的負(fù)載以及用戶對小區(qū)基站能量的使用效率，從而保證用戶的服務(wù)質(zhì)量，避免負(fù)載不均勻和用戶餓死現(xiàn)象，并且提升用戶對能量的利用效率。
【IPC分類】H04W48-20
【公開號】CN104640177
【申請?zhí)枴緾N201510109172
【發(fā)明人】陳前斌, 李茹潔, 劉青海, 李昕韻, 唐倫
【申請人】重慶郵電大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年3月12日